교육과학기술부(장관 김도연)는 15일 대덕연구단지내 국가핵융합연구소 우리나라 차세대 초전도 핵융합 연구장치인 ‘KSTAR’가 최초플라즈마 발생에 성공했다고 밝혔다.
이날 기념행사에는 박종구 제2차관을 비롯해 유희열 기초기술연구회 이사장 및 핵융합 관련자 등 150여명이 참석했다.
‘KSTAR’는 플라즈마 전류 133kA, 플라즈마 지속시간 249ms를 발생 하는 등 당초 예상 목표치를 뛰어 넘는 결과를 얻었다.
‘KSTAR’는 지난해 9월 장치완공 후 최초 플라즈마 발생 실험을 위해 진공 시운전과 극저온냉각 시운전, 초전도자석 시운전, 플라즈마 발생 시운전 등 4단계에 걸친 장치의 종합 시운전을 수행했다. 각 시운전 단계에서 장치의 성능을 저해하는 심각한 누설이나 결함, 중단 없이 종합시운전을 성공적으로 수행했다. 종합시운전에는 미국, 일본, 러시아와 ITER 국제기구 소속의 전문가들이 참여했다.
이번 종합시운전은 초전도 재료인 Nb3Sn(니오븀 주석합금)을 세계 최초로 사용한 핵융합 연구장치의 운전 성공사례이며 우리나라가 세계 핵융합 연구의 주도국으로 성장하고 있음을 보여주는 의미 있는 성과다.
또한 기존의 장치와 달리 전자기파를 이용해 투입되는 수소가스를 먼저 이온화 시키는 방법을 사용해 플라즈마 발생률을 높이는 등 효과적인 핵융합 연구를 위한 새로운 기술을 적용한 것으로 평가 받고 있다.
이와 관련 교육과학기술부는 객관적이고 과학적인 검증을 위해 김정구 한국물리학회장을 위원장으로 하는 ‘KSTAR 플라즈마 검증 위원회’를 구성해 3차례에 걸쳐 현장에서 직접 플라즈마 달성 과정과 성능에 관한 검증을 수행했다.
검증위원회의 한 관계자는 “이번 최초 플라즈마 발생으로 우리나라가 본격적인 핵융합 연구를 수행하는 기반이 마련됐고 초전도 자석을 사용함으로써 고성능 플라즈마를 장시간 발생시킬 수 있는 토대를 갖추게 됐다”고 밝혔다.
‘KSTAR’가 우수한 성능을 보이며 초기 운영단계에 성공적으로 진입함에 따라 향후 국제 공동 연구의 중심장치로 운영, 단계별 목표에 따라 초전도 토카막 운전기술 확보를 시작으로 고성능 장시간 운전기술 등 상용핵융합로 건설을 위한 핵심 기술 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
○ 플라즈마 : 우리가 일상생활에서 볼 수 있는 고체, 액체, 기체가 아닌 원자핵과 전자가 분리된 제4의 물질상태 우주의 99%는 플라즈마로 이뤄져 있으며 번개나 오로라 또는 우리 주변에서 볼 수 있는 형광등, 네온사인 등도 플라즈마에 해당된다.
○ KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) : KSTAR는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 인공적으로 만들어 미래 에너지원으로 개발할 수 있도록 연구하는 토카막장치다.
* 토카막 : 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치로 1950년대 러시아에서 처음 발명되었다.