[투데이에너지 안후중 기자]
한국핵융합에너지연구원이 미국 매사추세츠공과대학교 플라즈마 과학 및 핵융합 센터와 핵융합로용 고온초전도 자석 개발을 위한 연구협약을 체결하며 미래 핵융합에너지 상용화 기술 확보에 박차를 가한다.
한국핵융합에너지연구원은 21일 미국 매사추세츠공과대학교 플라즈마 과학 및 핵융합 센터(MIT PSFC)와 고온초전도 도체 및 자석 설계 공동연구를 위한 연구협약을 체결했다고 밝혔다.
고온초전도체는 기존 저온초전도체보다 높은 온도에서도 초전도 상태를 유지할 수 있는 신소재다. 저온초전도체가 영하 269도 수준의 극저온 상태에서만 전기 저항이 사라지는 반면, 고온초전도체는 더 높은 온도에서도 작동이 가능하다. 이로 인해 액체헬륨 외에 다양한 냉각제를 사용할 수 있으며, 더 강한 자기장 생성이 가능해 핵융합 장치의 소형화와 고성능화, 경제성 향상을 이끄는 핵심 기술로 주목받고 있다.
이번 협약은 저온초전도 기반의 핵융합로용 대형 자석에 강점을 지닌 핵융합연이 고온초전도 자석 개발을 선도하는 MIT PSFC와 협력해 핵융합로용 고온초전도 자석 기술을 확보하기 위해 추진됐다.
향후 3년간 양 기관은 핵융합로용 고온초전도 도체 특성 연구, 도체의 전류 전송 및 안정성 분석, 고온초전도 자석의 퀜치 감지 및 해석 기술 개발, 핵융합로용 고온초전도 자석 설계 및 제작을 위한 기술 검토 등 다양한 분야에서 공동연구를 수행할 예정이다.
핵융합연은 이번 협력을 통해 핵융합로용 고온초전도 자석 설계 및 해석 역량을 강화하고, 고온초전도 도체 및 자석 제작 기술의 기반을 마련할 계획이다.
핵융합연 오영국 원장은 "최근 고온초전도체 기술이 핵융합에너지 실현을 위한 주요 기술로 부상하며 이를 둘러싼 글로벌 기술 경쟁도 본격화되고 있다"며, "이번 협력을 계기로 고온초전도 자석 기술 역량을 선제적으로 확보하고, 우리나라가 미래 핵융합 기술 분야의 주도권을 갖출 수 있도록 적극 대응하겠다"고 밝혔다.
■ 용어설명
△ 핵융합에너지 - 태양에너지의 원리인 핵융합 반응 과정에서 나오는 에너지로 지구에서 인공적으로 핵융합 반응을 만들어 미래 에너지원으로 활용할 수 있도록 개발하는 연구가 진행되고 있음.
△ 초전도자석 - 초전도란 도체의 온도가 매우 낮아졌을 때, 도체 내에 흐르는 전류의 저항이 사라지는 현상. 초전도 상태에서는 도체에 많은 전류가 흘러도 저항에 의한 온도 상승이 거의 없을 뿐 아니라, 이로 인한 전력 손실도 매우 적음. 이 때문에 장시간 강한 자기장을 유지해야 하는 핵융합 장치에서 초전도자석은 필수.
△ 저온초전도체(Low-Temperature Superconductor, LTS) - 현재까지 대부분의 초전도 핵융합 실험 장치에 사용되는 초전도체. 영하 269도 수준의 극저온 상태에서 초전도 상태를 유지할 수 있어 냉각제로 액체헬륨을 사용함.
△ 고온초전도체(High-Temperature Superconductor, HTS) - 고온초전도체는 기존의 저온초전도체보다 높은 온도에서도 전기저항 없이 전류를 흐르게 할 수 있는 차세대 초전도 소재. 액체헬륨을 포함하여 다양한 냉각제 사용이 가능하여 냉각 시스템 설계의 유연성이 높음.
△ 퀜치(Quench) - 초전도체가 외부 자극 등으로 인해 갑자기 초전도 상태를 잃고 일반 도체로 전환되는 현상. 이때 전기 저항으로 인해 일부에 집중하게 되는 국부적인 열로 자석이 손상될 수 있어 퀜치를 조기에 감지하고 안전하게 제어하는 기술이 매우 중요.