KSTAR 이야기 그 셋

[언제나한결같음]

4. 한국의 태양, KSTAR
1) KSTAR의 시작 및 배경
선진국들이 수십년에 걸쳐 핵융합연구를 하는 동안, 한국은 1970년대부터 핵융합에너지 연구에 관심을 보이기 시작했고, 한국과학기술연구원(KIST), 한국전력공사, 서울대 등에서 소규모의 연구가 진행되어 왔다.
그러던 중, 1995년 국가 핵융합 연구개발 기본계획(Korea National Fusion Program : KNFP)이 정부의 중간진입전략 자문위원회의 논의를 거쳐 기획되면서 한국 독자적으로 범국가적인 연구가 시작되었다. 정부는 핵융합에너지 개발사업을 핵심국가선도기술 사업 G7으로 선정하고, 대전에 그 본원을 둔체 프로젝트 진행에 착수하였다.
KSTAR프로젝트는, 세계 최고수준의 핵융합로 건설과 세계 핵융합연구 선진국 진입을 목표로 시작되었으며, 프로젝트 완성을 2006년으로, 정상가동을 2007년으로 목표하고 있다.
KSTAR 프로젝트에는 특수설비의 건설을 위한 총 6천 5백평 규모의 핵융합 특수실험동 건설사업이 1997년부터 시작되어 2001년까지 총 695억원이 투자되었고, 핵융합로 핵심기기인 토카막 건설에 1500여억원의 예산이 책정되었으며, 2006년까지 총 3000여 억원의 예산이 계획되어 있다.
한국이 이와 같이 KSTAR 사업에 범국가적인 노력을 기울이는 것은, 앞에서 언급했던대로 EU, 일본, 미국 등의 선진국의 핵융합로가 그 지속시간에서 한계를 보이고 있고, 또한 노후화로 2006경이면, 그 수명이 다하며, 게다가 국제 핵융합 원자로인 ITER의 개발도 2015년경으로 개발되어 있어, 한국이 KSTAR 개발에 성공할 경우, 2000년대 후반부터 2015년경까지 세계의 핵융합연구의 선도국가로서 자리매김할 수 있는 절호의 기회이기 때문이다.

2) KSTAR의 간략한 진행현황
먼저, KSTAR개발의 현재 진행사항 및 앞으로의 목표를 나타내어보면, 다음과 같다.
* '95.10 : 국가 핵융합 연구개발 위원회 구성
* '95.11 : 선도기술개발(G7) 으로 선정
* '95.12 : 국가 핵융합 연구개발 기본계획 확정
* '96.01 : 핵융합 연구개발 사업단 출범
* '97.06 : KSTAR PVR(Physics Validation Review) 개최
* '97.12 : KSTAR TSER(Tokamak Systems Engineering Review) 개최
* '97.06 : KSTAR ASER(Ancillay Systems Engineering Review) 개최
* '98.09 : KSTAR 2단계 사업 착수
* '00.09 : KSTAR 핵융합 장치 EU Workshop 개최를 통한 기술 검증
* '01.08 : 국가 핵융합 연구개발 기본계획 변경(2002년부터 기초과학 연구사업으로 수행)
* '02.06 : KSTAR 3단계('02 ~ '04)사업 착수
* '02.09 : 핵융합 특수실험동 건물 준공식
KSTAR 초전도 부대장치계 개발 제작 한국 기초과학지원연구소 김양수
KSTAR 진단장치 개발 제작 한국기초과학지원연구원 유석재
KSTAR 통합운전 제어장치 개발 제작 한국기초과학지원연구원 권 면
KSTAR 전원 제어장치 개발 제작 포항공과대학교 조무현
KSTAR 고주파 가열장치 개발 제작 한국원자력연구소 홍봉근
KSTAR 중성입자빔 가열장치 개발 제작 한국원자력연구소 오병훈
KSTAR 마이크로웨이브 가열장치 개발 제작 포항공과대학교 남궁원
KSTAR 공정 안전관리 및 이용자 그룹육성 한국기초과학지원연구원 이경수
2006년까지 : 세계 최고 수준의 『차세대 초전도 핵융합 연구장치(KSTAR)』 개발
2015년까지 : 대형 국제공동연구(ITER참여 등)에서 중심적 역할 담당
(자료 출처: KNFP 핵융합개발사업단)


3) KSTAR의 특징
첫째, KSTAR의 가장 큰 특징은 세계 최초로 초전도체 토카막 도입이다.
기존 선진국들의 토카막 장치들은, 핵융합반응이 일어나기 전부터 막대한 에너지적, 경제적 손실을 가져왔었다. 이는, 이때, 구리로 만든 상전도 전자석을 사용하면 구리의 저항으로 열이 발생하고 이 열을 식히기 위한 냉각장치로 핵융합에서 만들 수 있는 에너지 이상이 소모되기 때문이다. 하지만, KSTAR는 세계 최초로 저항이 제로(0)인 초전도 자석을 도입하여 엄청난 에너지를 절약할 수 있다.
둘째, KSTAR는 기존에 개발되었던, 어떠한 토카막 장치보다 지속시간, 임계온도 면에서 뛰어나다. KSTAR는 기존의 다른 모든 토카막 장치가 도달했었던 온도인 1억도보다 훨씬 더 높은 3억도를 달성했으며, 지속시간 면에서도 기존 선진국들의 수십 초에 비해 훨씬 긴 300초를 달성하여 현재 그 어떠한 핵융합실험 장치 보다 더 우수한 장치라고 할 수 있다.
셋째, KSTAR는 현재까지 개발되었던 그 어떠한 장치보다 ITER과 유사하고, 그 유구조건을 만족하고 있다. 2010년 완성을 목표호 하는 ITER으 150메가 와트를 1000초 지속시키는 것을 목표로 하고 있는데, 이미 KSTAR는 ITER이 목표로 한 열출력에 거의 근접하였으며, 그 구조상 IETR이 목표로 한 구조와 거의 유사하며, 지속시간은 300초로 세계 그 어느 장치보다 요구조건을 만족하고 있다.
넷째, KSTAR는 오직 한국만의 독자적인 기술과 역량으로 만든 핵융합로이다. 기존의 선진국들보다 훨씬 더 늦게 시작했음에도 불구하고, KSTAR 프로젝트는 1995년에 착수한 이래, 순수 한국만의 기술, 한국만의 아이디어로 진행되어, "KSTAR 장치 개념 설계검증·평가"를 각 분야별 세계적인 전문가들이 참여한 국제 검증·평가 위원회를 3차례 개최하여 그 성공을 인증 받았다.

4) KSTAR의 성과
kstar는 위에서 언급했던대로, 기존의 어느 토카막장치보다 우수하여, 세계 선도 기술로 자리매김하였다.
이에, 한국은 2003년 5월 16일, EU와 핵융합기술 협력을 합의, 미국, EU, 러시아 등으로부터 ITER 프로젝트에 참여를 요청받아 현재 IETR 프로젝트에 중추적인 역할을 맡고 있다.
다른 ITER 참여국과의 한국의 차별성으로는
첫째, 2006년부터 ITER 완료 예상일인 2015년 경까지 한국의 KSTAR는 세계 최 선진 선도 핵융합로로서, pre-ITER 연구장치로 공식 승인받아, 한국의 KSTAR를 그 연구장치로 사용, ITER 공식 설비로 활용된다.
둘째, 다른 회원국들이 IETR 참여 위한 예산 지원금을 납부하는 반면, 한국은 KSTAR의 기기의 우수성을 인정받아, 일체의 지원금을 납부하지 않고, 대신 핵융합로 부품 등을 납품한다.
또한, KSTAR의 성과는 한국을 적어도 10년 이상 세계 최 선진 핵융합연구 국가로 앞장설 수 있도록 해 주었으며, KSTAR가 완공되는 2007년부터 ITER 완성되는 때까지 한국이 세계의 핵융합연구를 이끌어 갈 수 있도록 해주었다.



*참고자료:
물리학과 첨단기술 1998년 7/8월 호 특집
www.knfp.net
한국과학기술지원연구원
서울경제 2003년 5월 16일 기사명 “EU, 한국 ITER 프로젝트 가입지지 ”
대덕벨리 대덕넷 홍지연 기자 “KSTAR, 국제핵융합 설비로 '활용”