국가핵융합연구소(소장 이경수)는 이날 장치 운영과 연구 수행 단계로 들어감에 따라 2025년까지 약 17년간 플라스마 운영을 통한 핵융합에너지 연구를 진행한다.
지난 1995년 착공해 12년 만인 2007년 9월 완공된 KSTAR는 지난해 7월 최초 플라스마 발생에 성공해 핵융합장치 성능검증을 종합적으로 마쳤다.
그동안 3,090억원이 투자된 KSTAR는 핵융합에너지 개발을 위해 플라스마 발생 단계에 중점을 두고 운영한다. 올해는 플라스마 전류 0.3㎃(메가 암페어)를 2초간 생성시키는 것이 목표며 최종단계인 2025년에는 2㎃플라스마 전류를 300초간 유지하는 것이 목표다.
지난해 7월 최초 플라즈마를 발생시킨 KSTAR가 핵융합 장치의 모든 성능 검증을 거쳐 장치 운영의 목적에 맞는 연구를 계획대로 수행할 수 있는 단계로 들어선 것이다.
앞서 국가핵융합연구소 연구진은 지난해 6월부터 KSTAR 플라즈마 발생 시운전을 시작해 최고 플라즈마 전류 133킬로암페어(kA)와 100kA 이상 플라즈마 지속시간 249밀리초(ms), 온도 200만℃를 달성하는 데 성공했다.
핵융합에너지는 태양이 막대한 에너지를 생산하는 것과 같은 원리로 지상에서 핵융합 반응을 일으켜 에너지를 생산하는 것이다.
플라즈마는 원자핵과 전자들이 분리돼 있어 기체보다 훨씬 자유로운 상태로 고체, 액체, 기체에 이어 물질의 4번째 상태로 불리며 이 상태에서 핵융합반응이 일어나게 된다. 태양은 높은 온도와 강력한 중력으로 99% 이상이 플라즈마이다.
고온 플라즈마 상태의 중수소 원자핵들이 충돌하면 더 무거운 헬륨이 만들어진다. 이때 헬륨 원자핵 질량이 중수소 원자핵 2개의 질량보다 약간 작으며 여기서 줄어든 미량의 질량이 아인슈타인 공식(E=mc²)에 따라 막대한 에너지로 방출된다.
핵융합에너지가 인류의 미래 청정에너지로 기대를 모으는 이유는 원료가 무궁무진하고 폐기물도 화석연료나 원자력보다 월등히 적을 뿐 아니라 폭발 등 위험도 거의 없기 때문이다.
한편 교육과학기술부는 9일 대덕특구 국가핵융합연구소에서 국내 기술로 개발한 초전도핵융합장치 KSTAR의 가동을 알리는 기념식을 개최했다.