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1억도 견디는 핵융합로 내부벽 국내기술로 제작 성공

국가핵융합연구소, 이엠코리아·비츠로테크와 협력해 차폐블록 개발
ITER 블랑켓 차폐블록 초도품 국내 제작 성공

1억도 견디는 핵융합로 내부벽 국내기술로 제작 성공
국제핵융합실험로 ITER의 블랑켓 차페블록 초도품. 이 블록이 ITER 핵융합로에 440개가 퍼즐처럼 맞춰져 내부벽을 만든다. 핵융합연구소 제공
[파이낸셜뉴스] 1억℃ 이상의 플라즈마와 중성자로부터 핵융합로를 보호하는 국제핵융합실험로(ITER) '블랑켓 차폐블록'의 첫 번째 완성품이 제작됐다.

국가핵융합연구소는 국제 핵융합에너지 연구개발 프로젝트인 ITER 건설을 위해 우리나라가 맡은 핵심품목 중 하나인 블랑켓 차폐블록 초도품 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.

'ITER 블랑켓 차폐블록'은 초고온 플라즈마 및 핵융합 반응의 결과물인 중성자로부터 ITER 주요장치를 보호하는 구조물이다. 플라즈마가 만들어지는 진공용기 내벽을 둘러싸도록 퍼즐처럼 연결·설치된다. ITER에는 총 440개의 블랑켓 차폐블록이 설치되는데 우리나라는 이 중 220개를 담당하고 있다.

ITER한국사업단은 블랑켓 차폐블록 개발을 위해 국내 산업체인 이엠코리아 및 비츠로테크와 협력해왔으며, 2025년까지 우리나라가 담당한 220개의 차폐 블록을 성공적으로 제작해 조달을 완료할 계획이다.

이번 성과는 ITER에서 요구하는 품질 기준에 맞는 설계, 제작, 시험 등 모든 과정에 대한 기술적 문제를 해결했다. 이로써 블랑켓 차폐블록 양산시스템을 성공적으로 구축한 것이다.

1억도 견디는 핵융합로 내부벽 국내기술로 제작 성공
블랑켓 차폐블록이 설치된 ITER 진공용기 단면 이미지. 핵융합연구소 제공
국내 연구진들은 극한 환경을 견딜 수 있는 블랑켓 차폐블록 제작을 위해 특수 스테인리스 스틸을 개발했다. 차폐블록 안쪽은 플라즈마 형상을 고려하고, 바깥쪽은 진공용기에 밀착할 수 있도록 모든 코일과 배관을 고려해 복잡한 형상의 제작 설계를 완성했다.

제작 단계에서는 대형의 난삭(難削) 재료를 복잡한 형상으로 정교하게 가공할 수 있는 기술을 개발했다. 특히 높이 1m, 폭 1.4m, 두께 0.4m 정도의 차폐블록 하나에는 무려 220회 가량의 드릴링을 통해 냉각수 통로를 만들어야 한다. 원활한 냉각수의 흐름을 위해서는 단 한 번의 드릴링 만으로 1.4m 길이의 구멍을 한 치 오차도 없이 관통시켜야 한다.

이렇게 제작된 블랑켓 차폐블록은 모든 용접부를 완벽하게 검사할 수 있도록 개발된 비파괴검사를 통과, 세계 최초로 개발된 초대형 고온헬륨누설시험 설비를 이용해 실제 ITER 운전 환경과 유사한 고온, 고진공 조건에서 성능 테스트를 마침으로써 모든 기술적 요건을 충족하는 성능을 검증할 수 있었다.

핵융합연구소 정기정 ITER한국사업단장은 "국내 산업체와 협력해 여러 기술적 한계를 극복한 끝에 ITER 블랑켓 차폐블록의 개발에 성공할 수 있었다"며, "앞으로도 ITER 조달품 개발을 통해 미래 핵융합 상용화 기술 확보와 국내 산업체의 역량 강화에 기여할 수 있도록 노력하겠다."고 밝혔다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자