[파이낸셜뉴스] 한국의 인공태양인 초전도핵융합연구장치 'KSTAR'가 16년간 핵융합 연구를 위해 3만4000번 이상 작동했음에도 최대 성능을 유지하고 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 우리나라 기업들의 우리나라의 초전도자석 제작 기술의 우수성과 연구진들의 우수한 운전 역량의 결과다.한국핵융합에너지연구원은 24일 열린 국제 핵융합 및 플라즈마 컨퍼런스(iFPC 2024)에서 KSTAR의 초전도자석 성능 검증 시험을 통해 최대 성능이 유지되고 있다는 것을 발표했다. 핵융합에너지연구원 측은 "우리나라의 인공태양 KSTAR 초전도자석의 제작 및 운영 기술의 우수성이 실험적으로 검증돼, 핵융합에너지 실현을 위한 혁신 기술 확보의 기반이 마련됐다"고 설명했다. 핵융합 장치에서 초전도자석은 핵융합 반응이 일어나는 초고온의 플라즈마를 가두고 제어하기 위한 강력한 자기장을 만들어내는 핵심 부품이다. 특히 KSTAR는 세계 최초로 나이오븀-주석 소재의 초전도자석을 적용한 장치로, 국제핵융합실험로(ITER)를 비롯해 핵융합 실증로의 초전도자석도 동일한 소재로 설계가 진행되고 있다. KSTAR의 초전도자석은 2008년 KSTAR 장치가 운전을 시작한 후부터 매년 대전류와 고자장 등 극한 핵융합 환경에 반복적으로 노출돼 왔다. 연구진은 초전도자석의 성능저하 여부를 검사하기 위해 매년 약 15kA 전류에서 장비나 회로에서 발생하는 에너지 손실 여부를 측정한다. 올해는 초전도자석의 성능을 직접적으로 평가하기 위해 장치를 일정시간 동안 가동한 후 멈추었다가 다시 가동하는 방식으로 실험했다. 이때, 초전도자석의 초전도 상태가 깨지거나 열부하가 커질 경우, 초전도자석의 성능이 저하된 것으로 판단한다. 실험 결과, 25kA 전류를 흘려도 초전도자석의 상태를 나타내는 데이터가 모두 안정적인 수치를 기록했으며, 교류 손실로 인한 총 발생 열량은 과거보다 더욱 줄어들어 자석이 더욱 안정된 것을 실험적으로 검증했다. KSTAR의 초전도자석은 0.8㎜의 초전도 선재 다발로 이뤄져 있으며, 각각의 선재는 2마이크로미터(㎛) 두께의 크롬 코팅이 되어 있어 서로 절연 상태를 유지하고 있다. 그러나 반복적인 고자기장 운전에 따라 이 크롬 절연층의 품질 저하가 발생하면 교류 손실이 커지고, 운전에 따른 초전도자석의 온도 상승이 발생하여 운전의 제약이 발생한다. 하지만 KSTAR는 초전도자석의 운전 성능이 유지되었을 뿐만 아니라, 교류 손실이 저감 되어 초전도자석의 상태가 더욱 안정된 것을 확인했다. 이는 향후 KSTAR 운전에도 긍정적인 신호로 여겨진다. 더불어 KSTAR 초전도자석의 특성에 대한 이해를 바탕으로 명확한 운전 기준을 수립하고 이를 준수한 결과, 초전도자석의 성능에 영향을 미치는 문제 발생을 최소화해 장기적 안정성을 확보할 수 있었다. 이번 검증 실험의 담당 연구자인 초전도시스템연구그룹 이현정 그룹장은 "KSTAR는 전 세계에서 유일하게 나이오븀틴으로 초전도자석을 제작한 핵융합 장치"라며, "KSTAR 운전 과정에서 확보하는 초전도자석 데이터는 향후 ITER 초전도자석 운전 및 핵융합 실증로 초전도자석 제작을 위한 중요 자산이 될 것"이라고 말했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

우리나라가 태양처럼 핵융합발전으로 에너지를 만들어내는 세상을 열기 위해 한걸음 더 다가섰다. ‘한국의 인공태양' KSTAR가 핵융합 핵심 조건인 이온온도 1억도 초고온 플라즈마 48초 운전에 성공했는데 이는 세계 신기록이다. 또 고성능 플라즈마 운전모드(H-mode) 100초를 돌파하며 세계 최고 수준의 플라즈마 운전 역량을 다시 한번 입증했다. 20일 한국핵융합에너지연구원에 따르면 KSTAR 연구본부는 KSTAR 내벽 부품을 교체한 후 지난해 12월부터 올해 2월까지 첫 번째 플라즈마 실험에서 기존 기록을 경신했다. 핵융합에너지연구원 윤시우 KSTAR연구본부장은 "KSTAR 최종 운전 목표 달성을 위해 가열 및 전류구동 장치의 성능 향상을 순차적으로 진행하고, 장시간 플라즈마 운전에 요구되는 핵심기술을 확보할 계획"이라고 말했다. KSTAR의 최종 목표는 오는 2026년까지 1억도 초고온 플라즈마 운전 300초를 달성하는 것이다. 이를 위해 KSTAR 내벽 부품 전체를 텅스텐으로 교체하고, 인공지능 기반의 실시간 피드백 제어 기술을 확보하는 등 관련 연구 및 장치 성능 개선에 집중할 계획이다. 이번 실험을 통해 텅스텐 디버터의 성공적인 교체와 성능을 검증하고, 가열·진단·제어 장치 등 KSTAR 주요 구성 요소들이 장시간 플라즈마 운전에 필요한 시스템 안정성을 확보했음을 확인할 수 있었다. 핵융합에너지의 실현을 위해선 핵융합 반응이 활발히 일어나는 초고온·고밀도 플라즈마를 장시간 유지할 수 있는 기술을 확보해야 한다. 국내 기술로 개발된 초전도핵융합장치인 KSTAR는 그간 핵융합 플라즈마 장시간 운전 기술 분야에서 선도적인 연구 성과를 달성해 왔다. 특히 KSTAR는 2018년 최초로 이온온도 1억도 플라즈마 달성 이후 2021년 1억도 플라즈마를 30초 유지하며 세계 기록을 달성한 바 있다. 연구진은 이번 실험에서 기존 확보한 초고온 플라즈마 운전 기술 및 가열장치 성능 향상 등을 기반으로 이온온도 1억도 초고온 플라즈마 운전을 48초까지 연장하는 데 성공했다. 아울러 고온·고밀도 플라즈마 상태를 유지하는 가장 대표적인 핵융합 운전모드인 고성능 플라즈마 운전모드를 102초간 연속 운전하는 데에도 성공했다. 이는 2023년 KSTAR 내부의 플라즈마 대면 장치 중 하나인 디버터를 텅스텐 소재로 교체해, 장시간 플라즈마 운전에 따른 성능 감소 현상을 완화해 플라즈마 성능을 유지할 수 있게 된 덕분이다. 텅스텐 디버터는 기존의 탄소 디버터와 비교하여 동일 열부하에 대해 표면 온도 증가가 약 4분의 1 수준에 불과해 초고온 플라즈마의 장시간 운전에 유리하다. 하지만, 플라즈마 접촉 시 생성되는 불순물에 의한 에너지 손실의 어려움도 있어, 이를 극복하기 위한 운전 기술이 요구된다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국 핵융합 연구진이 하늘 아래 인공태양을 만들기 위한 또 한번의 발걸음을 내디뎠다. 한국의 인공태양 '케이스타(KSTAR)'가 1억도 초고온 플라스마를 20초간 유지하면서 세계 최고 기록을 또다시 갈아치웠다. 한국핵융합에너지연구원 윤시우 KSTAR연구센터장은 "초전도핵융합연구장치 'KSTAR'를 이용한 플라스마 실험에서 핵융합 핵심 조건인 1억도 초고온 플라스마를 20초 이상 연속 운전하는 데 성공했다"고 24일 밝혔다. 이번 연구성과는 향후 핵융합에너지를 생산하는 데 있어 중요한 전환점이 될 것으로 보고 있다. KSTAR센터의 최종 운전 목표는 2025년까지 1억도 초고온 플라스마의 300초 연속운전을 달성하는 것이다. 300초 연속운전은 플라스마의 불안정을 모두 제어하면서 핵융합장치를 안정적으로 가동해 핵융합에너지를 얻어낼 수 있다는 뜻이다. KSTAR는 2018년 최초로 이온온도 1억도의 플라스마를 1.5초 가동에 성공한 이후 매년 세계 기록을 경신하고 있다. 이번 결과는 지난해 세계 최고 운전 기록인 8초를 2배 이상 연장한 성과다. 태양의 핵융합 반응을 지상에서 만들려면 KSTAR와 같은 핵융합장치 내부에 중수소와 삼중수소를 넣고 핵을 구성하는 이온과 전자로 분리된 플라스마 상태로 만든 후 1억도 이상 초고온으로 가열하고 유지해야 한다. 그동안 다른 핵융합장치들은 순간적으로 1억도 이상 초고온 플라스마를 만들어냈지만 10초 벽을 넘지 못했다. 이는 다른 장치의 한계와 핵융합로 내 안정적으로 초고온 플라스마를 장시간 유지할 수 있는 운전기술을 확보하지 못했기 때문이다. 윤시우 센터장은 "이번 KSTAR의 성과는 장시간 고성능 플라스마 운전기술 확보를 위한 중요한 전환점이 될 것으로 본다"고 말했다. KSTAR는 이번 실험에서 지난해 달성한 차세대 플라스마 운전모드 중 하나인 내부수송장벽(ITB) 모드의 성능을 향상시키는 노력을 통해 기존 초고온 플라스마 운전의 한계를 넘어 장시간 플라스마를 유지하는 데 성공할 수 있었다. 이번 연구를 함께 진행한 서울대 원자핵공학과 나용수 교수는 "KSTAR 실험 성공으로 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발에 한 발짝 더 나가게 됐다"고 설명했다. KSTAR는 장치운전을 지난 8월부터 시작해 오는 12월 10일까지 지속해 장시간 운전과 플라스마 붕괴완화 실험 등 총 110건의 실험을 진행하게 된다. 연구진은 핵융합 난제 해결을 위한 다양한 주제의 실험을 남은 실험기간 진행하면서 추가 성과를 얻어낼 수 있을 것으로 기대한다. 한편 핵융합에너지는 1990년대부터 유럽과 미국, 일본 등을 중심으로 상용화하기 위한 연구가 활발히 진행됐다. 한국은 후발주자였지만 2007년 KSTAR를 완공한 이후 국내 연구역량을 세계적으로 인정받았다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 한국 핵융합 연구진이 하늘아래 인공태양을 만들기 위한 또 한번의 발걸음을 내디뎠다. 한국의 인공태양 ‘케이스타(KSTAR)’가 1억℃ 초고온 플라즈마를 20초간 유지하면서 세계 최고 기록을 또 다시 갈아치웠다.  한국핵융합에너지연구원 윤시우 KSTAR연구센터장은 "초전도핵융합연구장치 'KSTAR'를 이용한 플라즈마 실험에서 핵융합 핵심 조건인 1억℃ 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전하는 데 성공했다"고 24일 밝혔다. 이번 연구성과는 향후 핵융합에너지를 생산하는데 있어 중요한 전환점이 될 것으로 보고 있다. KSTAR센터의 최종 운전 목표는 2025년까지 1억℃ 초고온 플라즈마의 300초 연속운전을 달성하는 것이다. 300초 연속운전은 플라즈마의 불안정을 모두 제어하면서 핵융합장치를 안정적으로 가동해 핵융합에너지를 얻어낼 수 있다는 뜻이다. KSTAR는 2018년 최초로 이온온도 1억℃의 플라즈마를 1.5초 가동에 성공한 이후, 매년 세계 기록을 경신하고 있다. 이번 결과는 지난해 세계 최고 운전 기록인 8초를 2배 이상 연장한 성과다. 태양의 핵융합 반응을 지상에서 만들려면 KSTAR와 같은 핵융합 장치 내부에 중수소와 삼중수소를 넣고 핵을 구성하는 이온과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만든 후, 1억℃ 이상 초고온으로 가열하고 유지해야 한다. 그동안 다른 핵융합 장치들은 순간적으로 1억℃ 이상 초고온 플라즈마를 만들어냈지만 10초의 벽을 넘지 못했다. 이는 다른 장치의 한계와 핵융합로 내 안정적으로 초고온 플라즈마를 장시간 유지할 수 있는 운전기술을 확보하지 못했기 때문이다. 윤시우 센터장은 "이번 KSTAR의 성과는 장시간 고성능 플라즈마 운전기술 확보를 위한 중요한 전환점이 될 것으로 본다"고 말했다. KSTAR는 이번 실험에서 지난해 달성한 차세대 플라즈마 운전모드 중 하나인 내부수송장벽(ITB)모드의 성능을 향상시키는 노력을 통해, 기존 초고온 플라즈마 운전의 한계를 넘어 장시간 플라즈마를 유지하는 데 성공할 수 있었다. 이번 연구를 함께 진행한 서울대 원자핵공학과 나용수 교수는 "KSTAR 실험 성공으로 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발에 한 발짝 더 나가게 됐다"고 설명했다. KSTAR는 장치운전을 지난 8월부터 시작해 오는 12월 10일까지 지속해 장시간 운전과 플라즈마 붕괴완화 실험 등 총 110건의 실험을 진행하게 된다. 연구진은 핵융합 난제 해결을 위한 다양한 주제의 실험을 남은 실험기간 동안 진행하면서 추가 성과를 얻어낼 수 있을 것으로 기대한다. 한편, 한편 핵융합에너지는 1990년대부터 유럽과 미국, 일본 등을 중심으로 상용화 하기 위한 연구가 활발히 진행됐다. 한국은 후발주자였지만 2007년 KSTAR를 완공한 이후 국내 연구역량을 세계적으로 인정받았다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 우리나라가 핵융합발전을 실현하기 위한 기술개발이 세계를 압도하고 있다. 한국의 인공태양 'KSTAR'가 1억℃ 초고온 플라즈마를 8초간 유지하는 데 성공하면서 세계 핵융합 연구계 새 역사를 쓴 것이다. 국가핵융합연구소 KSTAR 연구센터는 2019년 8월부터 2020년 2월 말까지 진행한 KSTAR 플라즈마 실험에서 핵융합 핵심조건인 1억℃ 수준의 초고온 플라즈마 운전(유지구간 평균 온도 0.97억℃)을 8초 이상 유지하는 데 성공했다고 16일 밝혔다. 세계 모든 핵융합 연구장치에서 플라즈마 이온온도 1억℃ 수준의 초고온 플라즈마를 5초 이상 유지하는 데 성공한 것은 KSTAR가 최초이다. ■1년전보다 운전시간 5배 연장 윤시우 KSTAR 연구센터장은 "이번 성과는 본격적인 초고온 운전 실험 단계에 들어선 KSTAR가 다른 장치에서 수행하기 어려운 초고온 플라즈마의 장시간 운전기술 개발에 선도적 성과를 확보했다는 것을 보여준다"고 의미를 설명했다. 국내에서 개발한 초전도핵융합연구장치 KSTAR는 핵융합에너지 상용화 기술 확보를 위해 태양에너지의 원리인 핵융합 반응이 일어나는 초고온 플라즈마 실험을 수행하는 연구시설이다. KSTAR는 2018년 실험에서 태양 중심온도(1500만℃)의 약 7배에 달하는 1억℃ 초고온 플라즈마 운전(유지시간 약 1.5초)에 최초로 성공한 바 있으며, 2019년 실험에서는 초고온 플라즈마 유지시간을 5배 이상 연장하는 데 성공한 것이다. 이번 성과를 비롯한 KSTAR 실험결과는 오는 10월 프랑스에서 개최되는 핵융합 연구자들의 올림픽 격인 'IAEA 핵융합에너지 콘퍼런스'에서 전 세계 핵융합 연구자들에게 공개될 예정이다. 또한, KSTAR는 오는 8월부터 진행될 실험에서는 가열장치의 추가 확보와 제어기술의 개선으로 초전도 토카막의 초고온 운전모드를 포함한 여러 고성능 운전모드의 성능과 지속시간 향상을 위한 실험을 추진할 예정이다. 또한, 2025년 완공을 앞둔 국제핵융합실험로(ITER) 장치의 성공적인 운전을 위해 필요한 여러 당면 과제들 해결에 집중할 계획이다. ■KSTAR, 국제핵융합로 난제 해결사 KSTAR는 지난 플라즈마 실험 동안 1억℃ 초고온 플라즈마 운전뿐 아니라 고성능 운전시나리오 개발, 플라즈마 붕괴완화 실험 등 향후 건설될 ITER 및 핵융합로의 난제 해결을 위한 약 80여개 주제의 실험들을 수행했다. 초고온, 고밀도 상태인 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지구에서 만들기 위해서는 핵융합로 안에 연료(중수소, 삼중수소)를 넣어 이온 핵과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만들고 이온온도를 1억℃ 이상 초고온으로 가열해야 한다. 핵융합 반응이 활발히 일어나도록 초고온 플라즈마를 오랫동안 안정적으로 유지하는 것이 핵융합에너지 상용화를 위한 핵심기술이다. 초고온 플라즈마 상태에 도달하기 위해서는 충분한 가열장치가 필수적이며, 이를 지속해서 유지하기 위해서는 안정적인 운전모드 개발이 필요하다. KSTAR는 차세대 플라즈마 운전모드 중 하나인 내부수송장벽 (ITB)모드를 플라즈마 형상 및 밀도 제어로 안정적으로 만들어 초고온 상태를 장시간 유지에 성공할 수 있었다. 더불어 중성입자빔가열장치 등 KSTAR 가열장치의 효율을 높일 수 있도록 플라즈마 중심부를 효과적으로 가열하는 기술을 적용한 덕분이기도 하다. 핵융합연구소 유석재 소장은 "KSTAR 연구로 얻은 성과와 연구 역량은 국제공동으로 개발 중인 ITER 운전 단계에서 연구 주도권 확보에 기여할 뿐만 아니라, 향후 핵융합실증로 건설을 위한 핵심기술 확보로 이어진다"라고 밝혔다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 과학기술정보통신부 정병선 제1차관은 7일 국가핵융합연구소에 방문해 핵융합 연구장치인 'KSTAR' 연구 진행 상황 등을 점검하고, 그간의 연구성과와 향후 연구 추진계획을 논의했다. 이어서 산학연 전문가 및 관계부처가 참여하는 제16차 핵융합실무위원회를 주재하고, 한국의 국제핵융합실험로(ITER) 사업 참여 관련 장치개발·기술협력 등 현안, 2020년 핵융합에너지 개발을 위한 추진과제 및 향후 발전 방향을 논의했다. 정병선 제1차관은 "그간 한국의 ITER 참여로 국내 산업체는 ITER 기구와 타 참여국으로부터 누적 6000억원이 넘는 조달품목을 수주했으며 ITER 기구에 한국인 근무자도 증가하는 등 핵융합 핵심기술 및 미래 전문인력 역량도 강화되고 있다"고 강조했다. 정 차관은 이어 "핵융합에너지 실현을 위해서는 장기적으로 해결해야할 난제가 많지만, 한국이 글로벌 경쟁력을 가질 수 있도록 기술개발과 인력양성 등을 선제적·전략적으로 추진해나가겠다."고 밝혔다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

국가핵융합연구소는 4월 과학의 달을 맞아 핵융합 연구에 지속적인 관심과 응원을 보내준 국민들에게 핵융합 연구시설 방문 기회를 제공하는 '2019 퓨전 팬 데이'행사를 20일 오후 2시 연구소에서 개최했다. 사전 온라인 SNS 이벤트를 통해 선정된 80여 명의 참가자들은 관련 분야 전공 대학생 및 이공계 진학을 희망하는 중고등학생, 학부모 등 다양한 연령대로 구성되었으며, 전국 각지에서 핵융합(연)을 방문했다.  참가자들은 KSTAR연구센터와 ITER한국사업단에서 근무하고 있는 핵융합 연구자들과 함께 핵융합에 대한 모든 궁금증을 풀 수 있는 토크콘서트를 가졌다. 참석자들 중 미래 핵융합연구자를 꿈꾸는 중.고등학생들 및 이공계 전공 대학생들은 향후 진로 설정 및 진학에 대한 실질적인 조언을 구하기도 했다. 특히 프랑스에 위치한 ITER국제기구 생활 등 글로벌 무대에서 활동하는 핵융합 연구자의 삶에 대한 생생한 이야기를 들을 수 있었다. 플라즈마 이온온도 1억도 달성 등 세계 최고 수준의 핵융합 연구 성과를 달성한 초전도핵융합연구장치 KSTAR 견학도 진행됐다. 특히 1억도 이상 초고온 플라즈마 연구를 위한 중성입자빔가열장치 (NBI-2)의 설치가 완료된 KSTAR의 모습이 공개되어 참석자들의 관심이 집중되었다. 핵융합(연) 유석재 소장은 “핵융합 연구에 대해 국민들과 친밀하게 소통할 수 있도록 오늘 같은 과학문화 행사를 지속적으로 마련하겠다”며, “안전하고 깨끗한 핵융합에너지 개발에 매진하여 국민들의 관심과 응원에 보답하겠다”고 인사말을 전했다. 참가자들은 핵융합(연) 연구자들에게 인류의 에너지 문제를 해결할 수 있는 궁극의 미래에너지원으로 기대되는 핵융합에너지 개발에 계속 힘써 줄 것을 당부하며, 지속적인 관심과 응원을 보내줄 것을 약속했다. 핵융합(연)은 온라인에서 국민들과 적극적인 소통을 수행하고 있는 과학기술 연구기관 중 하나로 블로그와 페이스북 등 SNS 채널 운영 뿐 아니라, 핵융합에 관심을 가지고 있는 대중들과의 지속적인 소통을 위해 정기적으로 ‘토크콘서트’ 및 ‘찾아가는 강연 1억도씨’등 오프라인 행사를 개최하고 있다. ■용어설명 *핵융합에너지 핵융합은 가벼운 원자핵들이 융합하여 무거운 원자핵으로 바뀌는 것이다. 원자핵이 융합하는 과정에서 줄어든 질량은 에너지로 변환 되는데, 이를 핵융합에너지라 한다. 높은 온도와 중력을 지닌 태양의 중심은 핵융합 반응이 활발히 일어나지만 지구에서 핵융합 반응을 만들기 위해서는 태양과 같은 초고온의 환경을 인공적으로 만들어 주어야 한다. 바닷물에서 추출 가능한 중수소 및 리튬(삼중수소)을 주원료로 하는 핵융합 발전은 연료가 무한하며, 고준위 방사성 폐기물의 발생이 없고, 폭발 등의 위험이 없는 궁극적인 미래에너지원으로 꼽히고 있다. *KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 1995년부터 2007년까지 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합 연구 장치로, 2008년 최초 플라즈마 발생에 성공하였다. 주요 선진국들이 공동으로 개발하고 있는 국제핵융합실험로 ITER 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치이다. 한국은 KSTAR 건설을 통해 세계 최고 성능의 초전도자석 제작기술 등 핵융합 관련 10대 원천기술을 확보할 수 있었으며, 이는 후발주자였던 한국을 핵융합 주도국 반열에 올려놓았다. 국제 핵융합 공동 연구장치의 핵심으로 주목받고 있으며, 매년 핵융합 상용화 기술 개발을 위한 핵융합 플라즈마 실험을 수행하고 있다. *국제핵융합실험로(ITER : International Thermonuclear Experimental Reactor) 핵융합에너지의 대량 생산 가능성을 실증하기 위해 한국, 미국, EU 등 핵융합 선진 7개국이 공동으로 개발.건설하는 초대형 국제협력 R&D 프로젝트. 핵융합반응을 통한 500MW급의 열출력을 발생하는 장치를 개발하여 전기생산의 가능성을 실증하기 위한 국제핵융합실험로이다. seokjang@fnnews.com 조석장 기자

국가핵융합연구소가 4월 과학의 달을 맞아 핵융합 연구에 지속적인 관심과 응원을 보내준 국민들에게 핵융합 연구시설 방문 기회를 제공하는 '2019 퓨전 팬 데이' 행사를 20일 개최했다. 사전 온라인 SNS 이벤트를 통해 선정된 80여 명의 참가자들은 관련 분야 전공 대학생 및 이공계 진학을 희망하는 중고등학생, 학부모 등 다양한 연령대로 구성됐으며, 전국 각지에서 핵융합연구소를 방문했다. 유석재 국가핵융합연구소 소장은 이날 방문자들에게 "핵융합 연구에 대해 국민들과 친밀하게 소통할 수 있도록 오늘 같은 과학문화 행사를 지속적으로 마련할 것"이라고 말했다. 유 소장은 이어서 "안전하고 깨끗한 핵융합에너지 개발에 매진해 국민들의 관심과 응원에 보답하겠다"고 고마움을 전했다. 참가자들은 KSTAR연구센터와 ITER한국사업단에서 근무하고 있는 핵융합 연구자들과 함께 핵융합에 대한 모든 궁금증을 풀 수 있는 토크콘서트를 가졌다. 참석자들 중 미래 핵융합연구자를 꿈꾸는 중·고등학생들 및 이공계 전공 대학생들은 향후 진로 설정 및 진학에 대한 실질적인 조언을 구하기도 했다. 특히 프랑스에 위치한 ITER국제기구 생활 등 글로벌 무대에서 활동하는 핵융합 연구자의 삶에 대한 생생한 이야기를 들을 수 있었다. 플라즈마 이온온도 1억도 달성 등 세계 최고 수준의 핵융합 연구 성과를 달성한 초전도핵융합연구장치 KSTAR 견학도 진행했다. 특히 1억도 이상 초고온 플라즈마 연구를 위한 중성입자빔가열장치 (NBI-2)의 설치가 완료된 KSTAR의 모습이 공개되어 참석자들의 관심이 집중됐다. KSTAR는 1995년부터 2007년까지 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합 연구 장치로, 2008년 최초 플라즈마 발생에 성공했다. 주요 선진국들이 공동으로 개발하고 있는 국제핵융합실험로 ITER 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치이다. 한국은 KSTAR 건설을 통해 세계 최고 성능의 초전도자석 제작기술 등 핵융합 관련 10대 원천기술을 확보할 수 있었으며, 이는 후발주자였던 한국을 핵융합 주도국 반열에 올려놓았다. 국제 핵융합 공동 연구장치의 핵심으로 주목받고 있으며, 매년 핵융합 상용화 기술 개발을 위한 핵융합 플라즈마 실험을 수행하고 있다. 국제핵융합실험로(ITER)는 핵융합에너지의 대량 생산 가능성을 실증하기 위해 한국, 미국, EU 등 핵융합 선진 7개국이 공동으로 개발·건설하는 초대형 국제협력 R&D 프로젝트로 핵융합반응을 통한 500MW급의 열출력을 발생하는 장치를 개발해 전기생산의 가능성을 실증하기 위한 국제핵융합실험로이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

"정확한 플라즈마 측정 데이터를 얻을 수 있는 진단 성능 향상과 플라즈마 실험 데이터 처리 능력 향상이 성과에 크게 기여했다. 세계융합 연구에 있어 KSTAR가 가장 선도적인 핵융합장치 중 하나임을 확인할 수 있었다."  국가핵융합연구소(소장 유석재)는 ‘제9차 KSTAR 국제자문위원회의(KSTAR PAC)’에 참석한 국내외 핵융합 석학들이 지난 2년간 KSTAR에서 달성한 연구성과에 대해 호평하는 결과보고서를 발표했다고 26일 밝혔다. 세계적인 핵융합 석학들로 구성된 KSTAR PAC은 핵융합 상용화 기술 확보를 위해 KSTAR가 최적의 연구 계획을 수립할 수 있도록 연구성과를 분석하고, 향후 연구 방향을 자문하는 역할을 한다. 매 2년마다 열리며, 올해는 지난 2월 18일부터 19일까지 2일간 핵융합연구소에서 진행됐다.  미국 프린스턴 플라즈마물리연구소(PPPL) 소장 스티븐 코울리(Steven Cowley)박사를 비롯해 유럽연합 핵융합컨소시움(EUROfusion)의 토니 도네(Tony Donne) 프로그램 책임자, 중국 플라즈마연구소(ASIPP) 바오니안 완(Baoian Wan) 소장 등 국내외 핵융합 석학 10명으로 구성된 KSTAR PAC 위원들은 최근 결과보고서를 통해 KSTAR의 최근 2년의 운영성과에 대한 평가와 향후 운영을 위한 조언을 내놓았다. 결과보고서에서는 KSTAR가 △제한된 가열조건에서 효율적으로 고성능플라즈마운전(H-모드)을 약 90초까지 달성한 점 △플라즈마 경계면불안정성(ELM) 현상을 세계 최고 기록인 30초간 억제하는 데 성공한 점, △예측 이론 모델을 기반으로 ELM 억제 운전 범위를 예측하는데 성공한 점 등 핵융합 상용화를 위한 핵심 난제 해결에 기여한 성과들을 높이 평가했다. 자문위원들은 KSTAR가 이러한 우수한 성과를 얻을 수 있었던 것은 고성능 플라즈마 형성 시간 단축 등 플라즈마 형상 제어 기술이 높아진 덕분이라고 보았다. 또 향후 2년간 KSTAR의 운전 계획에 대해서는 고성능 플라즈마 운전 및 ELM 억제 등 KSTAR 장치 고유의 특성을 활용한 실험을 통해 향후 국제핵융합실험로(ITER) 운전에 필요한 중요한 결과를 제공할 수 있을 것으로 본다고 밝혔다. 이와 함께 자문위원들은 KSTAR 최종 운전 목표인 300초 이상의 고성능 플라즈마 운전을 위해서 2~3년 내에 가열, 전류구동 및 디버터 업그레이드를 실시할 것을 권고했다. 특히 핵융합실증로 (DEMO) 관련 연구 수행을 위해 텅스텐 디버터로 업그레이드하고 안정적인 플라즈마 실험을 수행할 수 있게 되면 핵융합 상용화에 필요한 고효율 장시간 플라즈마 운전 연구를 선점할 수 있게 될 것이라 조언했다. 핵융합(연) 유석재 소장은 “이번 국제 자문위의 결과보고서를 통해 KSTAR가 세계 핵융합 연구를 선도하고 있음을 다시 한번 확인했다”며, “향후 연구 계획에 자문위의 권고 사항들을 적극 반영하여, KSTAR에서 가장 앞선 핵융합 연구가 이루어질 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. KSTAR는 현재 2019년 플라즈마 실험을 위한 장치 유지보수 작업을 진행 중으로 오는 8월부터 장치 가동을 다시 시작한다. 올해 세계 최초로 1억도 초고온 플라즈마를 10초 이상 운전하는 것을 목표로 하고 있는 KSTAR는 10월부터 12월 말까지 플라즈마 발생 실험을 수행할 예정이다. seokjang@fnnews.com 조석장 기자

"KSTAR는 핵융합에너지 개발에 있어 값진 기여를 할 수 있는 세계에 몇 개 안되는 시설 중 하나로 KSTAR의 성공은 ITER의 성공과 밀접한 관련이 있다. KSTAR는 그동안 ITER에서 진행될 연구에 대한 지식과 실험 데이터 생산에 크게 기여해왔다." 베르나 비고 국제핵융합실험로(ITER) 사무총장이 20일 한국의 초전도 핵융합연구장치 KSTAR의 실험 10주년 기념식 행사에 보낸 영상 메시지다. 우리 연구기술 수준이 어디쯤인지 보여주는 대목이다. 국가핵융합연구소는 이날 코엑스 그랜드볼룸에서 초전도 핵융합연구장치 KSTAR의 실험 10주년 기념식과 함께 국내외 핵융합 연구 관계자들과 그 간의 성과·비전을 공유하는 자리를 가졌다. 유석재 핵융합연구소장은 "미래에너지원 개발이라는 핵심 과학기술 분야에서 앞으로도 우리나라가 세계를 리드하고, 누구보다 먼저 핵융합에너지 실현의 열쇠를 쥘 수 있도록 노력하겠다."고 밝혔다. 이날 기념식에서 이현곤 핵융합연구소 부소장은 지난 10년간 KSTAR의 대표 연구 성과와 핵융합 상용화 실현을 위한 KSTAR의 중점 역할, 향후 연구 계획도 참가자들에게 소개했다. 이 부소장은 핵융합 상용화 핵심기술인 초고온·고밀도 핵융합 플라즈마의 장시간 유지 기술 확보를 위해 2025년까지 KSTAR 장치 업그레이드를 진행하고, 이를 바탕으로 1억℃ 이상 초고온 플라즈마를 300초간 유지하는 것을 목표로 도전적인 연구를 수행할 것이라 밝혔다. 이는 향후 핵융합발전소 운전 온도인 1억℃ 이상 초고온 플라즈마를 5분 이상 운전해, 핵융합 상용화를 위한 초고온 플라즈마의 연속운전 가능성을 확보한다는 데 의미가 있다. 이날 행사에는 문미옥 과학기술정보통신부 제 1차관을 비롯해 김성수 더불어민주당 의원, 신용현 바른미래당 의원, 김경진 민주평화당 의원, 원광연 국가과학기술연구회 이사장 등 국내 주요 인사 뿐 아니라, 국제 공동 연구를 추진해 온 미국, 유럽, 일본, 중국 등 해외 주요 핵융합 연구기관의 기관장 및 국내 핵융합 연구 관련 산·학·연 관계자 300여명이 참석했다. 핵융합연구소는 또한 지난 10년간 KSTAR 운전 및 연구, 핵심 장치 기술 개발 등에 기여한 국내외 공동연구기관 및 연구자와 산업체에게 감사패를 증정하고 내부 연구자 10명에게는 공로상을 시상했다. 한편 'KSTAR 10주년 기념식'과 더불어 20일부터 22일까지 3일 간 개최되는 국제 핵융합 학술대회인 'KSTAR 컨퍼런스 2019'에는 국내외 핵융합 연구자 300여 명이 참석하며, 최근 발표한 KSTAR의 연구 성과 뿐 아니라 각국에서 수행하고 있는 핵융합 프로그램의 최근 현황과 성과에 대한 발표가 이루어질 예정이다. KSTAR는 일명 '인공태양'이라 불리는 토카막형 핵융합장치이다. 국내 기술로 개발해 지난 10년간 핵융합 상용화에 필요한 핵심 연구 성과들을 발표하며 세계 핵융합연구의 중심 장치로 자리 잡았다. KSTAR는 초전도 토카막 장치로는 세계 최초로 고성능플라즈마운전(H-모드)에 성공했으며, 핵융합 상용화 핵심 난제인 플라즈마 경계면불안정현상(ELM)을 최초로 완벽하게 억제하는데 성공했다. 이후 고성능플라즈마운전(H-모드) 시간을 연속 70초까지 연장하며 세계 최장시간 H-모드 운전 기록을 달성하는 성과를 발표했다. 뿐 만 아니라 플라즈마경계면불안정현상(ELM)을 예측하고 억제할 수 있는 새로운 이론을 정립·검증하는데 성공하는 등 핵융합 이론 부분에서도 상당한 성과를 거두고 있다. 최근에는 이온온도 1억℃ 이상의 초고온 플라즈마 운전을 처음으로 실현하며, 향후 초고온 고성능 플라즈마 운전 분야의 선도적인 연구 가능성을 보여준 바 있다. monarch@fnnews.com 김만기 기자