태양의 원리를 지구에서... KSTAR, 텅스텐 환경 핵융합 실험 본격화

하이커뮤니티매니져 0 22 10.27

미래 핵융합 발전소 운전에 필요한 핵심 기술 검증에 들어간 초전도 핵융합연구장치 'KSTAR'의 모습. 한국핵융합에너지연구원 제공

초고온 플라즈마를 장시간 안정적으로 유지하는 인류의 도전이 새로운 국면을 맞았다.

한국핵융합에너지연구원은 '초전도 핵융합연구장치(KSTAR, Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)'를 가동하며 미래 핵융합 발전소 운전에 필요한 핵심 기술 검증에 본격 착수했다고 27일 밝혔다.

KSTAR는 1995년부터 12년간 순수 국내 기술로 개발한 한국형 초전도 핵융합연구장치다. 높이 10m, 직경 10m 크기에 약 300톤의 초전도 자석을 품은 KSTAR는 2008년 첫 플라즈마 발생에 성공한 이후 태양 에너지의 원리인 핵융합 반응을 지구에서 재현하는 실험을 이어오고 있다. ‘국제핵융합실험로(ITER)’와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치다. 국제 핵융합 공동 연구의 핵심 장치로 주목받고 있다.

이번 실험의 핵심은 '텅스텐'이다. 마치 최강의 갑옷을 입힌 것처럼 KSTAR는 2023년 내벽 재료를 텅스텐으로 교체했다. 고온에 매우 강한 텅스텐은 ITER와 미래 핵융합 발전소의 필수 소재로 꼽힌다.

하지만 '양날의 검'이다. 텅스텐에서 발생한 불순물이 플라즈마 성능을 떨어뜨리는 골칫거리로 작용하기 때문이다.

연구팀은 이 문제를 정면돌파한다. 가열과 연료 주입 등 다양한 제어 방식을 총동원해 텅스텐 불순물의 거동을 낱낱이 분석하고 억제 방안을 찾아낼 계획이다. 여기에 인공지능(AI)과 머신러닝까지 투입된다. 플라즈마의 미세한 변화를 실시간으로 감지하고 즉각 대응하는 'AI 제어 시스템'이 핵융합로 운전의 새 지평을 열 전망이다.

KSTAR는 그간 고성능 플라즈마 장시간 운전 분야에서 세계적 성과를 쌓아왔다. 2024년 2월에는 1억도 플라즈마를 48초간 유지하며 자체 기록을 경신했다. H-모드 플라즈마는 102초까지 버텼다.

오영국 원장은 "전 세계가 핵융합에너지 상용화 경쟁에 뛰어든 지금 KSTAR는 실전 투입 가능한 기술 확보에 집중하고 있다"며 "국제 공동연구와 AI 기술로 핵융합 실현 위한 역량을 한층 강화하겠다"고 말했다.

https://m.dongascience.com/news.php?idx=74742

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