반도체물리학과 202412846 이태규

[이태규]

한국산 인공 태양 ‘KSTAR’, 1억도 48초간 유지 성공…또 세계 신기록

한국 연구진이 개발한 핵융합연구장치인 ‘KSTAR(케이스타)’가 1억도 초고온을 48초간 유지하는 데 성공했다. KSTAR가 갖고 있던 종전 세계 기록(30초)을 자체 경신한 것이다. 연구진은 핵융합 발전을 실현할 수 있는 시작점인 ‘1억도 300초 유지’를 2026년까지 달성할 계획이다.

한국핵융합에너지연구원은 지난해 12월부터 지난달까지 진행한 KSTAR 대상 실험을 통해 핵융합을 하기 위한 핵심 조건인 이온 온도 1억도 초고온 플라즈마를 48초간 유지하는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

핵융합은 태양이 빛과 열을 내는 원리다. 핵융합을 지구에서 구현하기 위한 주연료는 바닷물에서 뽑을 수 있는 중수소와 리튬이다. 연료 1ｇ이 석유 8t과 맞먹는 에너지를 낸다. 핵융합은 현재 원자력발전소에서 사용하는 핵분열과 달리 고준위 방사성 폐기물을 내놓지 않는다.

KSTAR는 2018년에 처음으로 이온 온도 1억도짜리 초고온 플라즈마를 만든 뒤 꾸준히 초고온 유지 시간을 늘려왔다. 2021년 1억도를 30초간 유지하며 세계 기록을 달성했고, 이번에는 그 기록을 자체 경신했다.

연구원은 1억도를 48초간 유지한 이번 성과가 지난해 KSTAR 내부 장치인 ‘디버터’ 소재를 텅스텐으로 바꾼 데 따른 것이라고 설명했다.

기존 탄소 소재 디버터는 1억도 초고온 유지 시간을 오래 유지하기 어려운데 그런 문제를 텅스텐으로 교체해 해결한 것이다. 텅스텐은 탄소 디버터와 비교해 같은 열을 받아도 온도가 증가하는 수준이 4분의 1에 그친다. 한마디로 덜 뜨거워지기 때문에 더 오랫동안 초고온을 버틸 수 있다.

연구진은 2026년까지 1억도 초고온을 300초간 운전하는 것이 목표다. 이 정도 시간을 유지하면 핵융합으로 실제 발전소를 돌리기 위한 기본 조건을 만들 수 있게 된다. 이를 위해 올해 하반기에 KSTAR를 대상으로 1억도를 이번 48초보다 더 오랫동안 유지하는 실험을 실시할 예정이다.

윤시우 핵융합에너지연구원 KSTAR 연구본부장은 “텅스텐 디버터를 장착한 뒤 진행된 첫 실험인데도 기존 성과를 뛰어넘는 결과를 단기간에 달성했다”며 “장시간 운전에 요구되는 핵심 기술을 확보해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

 최근 한국핵융합에너지연구원이 핵융합연구장치인 KSTAR를 통해 1억도 초고온 플라즈마를 48초간 유지하는 데 성공하였습니다. 이는 KSTAR가 2021년에 세운 1억도 30초 유지 기록을 자체 경신한 것으로, 핵융합 에너지 연구 분야에서 중요한 진전을 의미합니다. 이러한 성과는 핵융합 발전 실현에 한 걸음 더 다가가는 계기가 될 것입니다.
이번 KSTAR의 성과는 단순한 기록 경신을 넘어, 핵융합 에너지의 상용화를 위한 중요한 기술적 진보를 의미합니다. 특히, KSTAR 내부 장치인 디버터 소재를 기존의 탄소에서 텅스텐으로 교체한 것이 이번 성과의 핵심 요인으로 꼽힙니다.. 텅스텐은 동일한 열을 받아도 온도의 증가가 기존 탄소 디버터의 4분의 1에 불과해, 더 오랜 시간 동안 초고온을 유지할 수 있습니다. 이는 핵융합 장치의 안정성을 높이고, 장시간 운전 가능성을 크게 향상시키는 중요한 기술적 돌파구입니다.
핵융합 에너지는 인류의 에너지 문제를 근본적으로 해결할 수 있습니다. 그러나 이를 실현하기 위해서는 여전히 많은 기술적 도전과 연구가 필요합니다. KSTAR의 이번 성과는 이러한 도전에 맞서 한 걸음 더 나아간 중요한 진전이며, 앞으로의 연구가 더욱 기대되는 이유입니다.
윤시우 핵융합에너지연구원 KSTAR 연구본부장은 텅스텐 디버터를 장착한 뒤 진행된 첫 실험에서 기존 성과를 뛰어넘는 결과를 단기간에 달성했다고 밝혔습니다. 이는 한국 연구진의 뛰어난 연구와 지속적인 노력의 결과입니다. 앞으로도 한국핵융합에너지연구원이 핵융합 에너지 연구에서 지속적인 성과를 이루어내어, 인류의 에너지 미래를 밝히고 에너지 문제 해결에 큰 기여할 것이 기대됩니다.
핵융합 에너지는 단순히 새로운 에너지원의 발견을 넘어, 지구 환경 보호와 지속 가능한 발전을 위한 필수적인 요소입니다. KSTAR의 이번 성과가 에너지 걱정없는 미래를 만드는 데 큰 기여를 하였다고 믿습니다.

출처:

https://www.khan.co.kr/science/science-general/article/202403201409001