국산 인공태양 '케이스타' 1억°C에서 30초 가동됐다

이재은 기자 / 기사승인 : 2021-11-22 12:14:45
  • -
  • +
  • 인쇄
2020년 20초 운전 성공한 이후 10초 늘려
"2026년까지 300초 연속운전 도달이 목표"
▲케이스타 주장치 및 주요 부대장치 현황 (사진=한국핵융합에너지연구원)

'꿈의 에너지'로 불리는 인공태양 기술인 핵융합발전이 우리나라에서도 진전을 보이고 있다.

한국핵융합에너지연구원은 2008년부터 시작된 초전도핵융합연구장치인 '케이스타(KSTAR)가 섭씨 1억°C의 초고온 플라즈마를 30초간 운전하는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

핵융합에너지는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 통해 에너지를 발생시키는 것으로 탄소가 발생되지 않는 청정에너지다. 초고온·고밀도의 환경에서 자연스럽게 핵융합 반응이 일어나는 태양과 달리, 지구에서는 핵융합 장치에 연료를 넣고 이온과 전자가 분리되어 있는 플라즈마 상태를 만든 뒤 1억°C 이상의 초고온으로 가열·유지해야 한다.

문제는 이처럼 태양과 같은 환경을 인공적으로 조성해 핵융합 반응을 유지하려면 엄청나게 많은 비용이 투입돼야 한다는 점이다. 그래서 핵융합발전이 경제성을 갖추려면 '자기점화'가 가능해야 한다. 이 자기점화가 가능한 온도가 바로 1억°C다. 이 온도를 지속적으로 유지하게 되면 외부가열없이 스스로 핵융합 반응을 할 수 있어 경제성이 갖춰지게 된다.

'케이스타'는 지난 2018년 섭씨 1억°C에 처음 도달했다. 이후, 지난해 20초 연속 운전에 성공했고, 올해 실험에서 연속운전 시간을 10초 더 연장하는데 성공했다.

이번 성과는 케이스타 가열성능이 향상과 더불어 최적 자기장 조건을 확보해 플라즈마 제어기술을 개선시켜 핵융합로 운전을 위한 내부수송장벽(ITB 모드3)의 안정성이 향상된 결과다.

'ITB(Internal Transport Barrier)모드'는 내부에 플라즈마 장벽을 생성시켜 플라즈마 성능을 H-모드 이상으로 확장시키는 차세대 운전 모드다. H모드는 대표적인 고성능 플라즈마 운전모드이며, 외부에 에너지 장벽(transport barrier)을 만들어 고온의 플라즈마가 빠져나가는 것을 막아준다.

한국핵융합에너지연구원은 "앞으로 전원장치 개선 및 내벽온도 상승을 억제할 텅스텐 디버터 설치를 통해 연속운전을 늘릴 계획"이라며 "높은 온도에서 ITB 모드의 안정성을 유지할 수 있는 실시간 피드백제어 기술 확보 등을 통해 2026년 섭씨 1억°C에서 300초 연속운전하는 목표를 달성할 계획"이라고 밝혔다.

'디버터(Divertor)'는 핵융합 반응 과정에서 생성된 헬륨 등과 같은 불순물을 핵융합로 외부로 배출시키는 역할을 하는 부품을 말한다. 기존 핵융합 연구장치 수준의 실험에서는 탄소 소재의 디버터로 실험이 가능했지만, 대융량 에너지 생산을 위한 핵융합로 수준의 고성능 플라즈마 운전을 위해서는 텅스텐 소재의 디버터로 실험한다.

한편 미국 핵무기연구소 로렌스 리버모어 국립연구소(LLNL)는 섭씨 1억°C를 유지하는 것을 넘어, 지난 8월 핵융합발전 실험에서 1.35메가줄(MJ)에 달하는 에너지를 발생시키는데 성공했다. 이는 자기점화 달성률 70%에 이르는 수치다. 즉 1.9MJ 에너지를 주입해 핵융합발전을 시도한 끝에 1.35MJ 에너지를 얻은 것이다.

Copyright @ NEWSTREE All rights reserved.

뉴스트리 SNS

  • 뉴스트리 네이버 블로그
  • 뉴스트리 네이버 포스트
  • 뉴스트리 유튜브
  • 뉴스트리 페이스북
  • 뉴스트리 인스타그램
  • 뉴스트리 트위터

핫이슈

+

Video

+

ESG

+

아름다운가게, 수익나눔 '2026 희망나누기' 파트너 공모

비영리 공익법인 아름다운가게가 지속가능한 지역사회를 위한 파트너 단체들의 활동을 지원하고 역량을 강화하기 위해 '2026 아름다운 희망나누기' 사

"굳이 2교대를?" 李대통령 지적에...SPC '8시간 초과 야근' 없앤다

SPC그룹이 생산직 야근을 8시간 이내로 제한해 장시간 야간근로를 없앤다.SPC그룹은 지난 25일 경기도 시흥 SPC삼립 시화공장에서 이재명 대통령 주재로

한국노총·민주당·쿠팡 '한자리'..."택배산업 발전 위해 소통" 다짐

택배산업 발전을 통해 노사가 윈윈하기 위해 노사정이 머리를 맞댔다. 김동명 한국노동조합총연맹 위원장과 김사성 한국노총 택배산업본부 위원장,

'참붕어빵' 제품에서 곰팡이...오리온 "전량 회수조치"

오리온 '참붕어빵' 제품 일부에서 곰팡이가 검출돼 전량 회수 조치가 내려졌다.오리온은 참붕어빵 제품 일부에서 곰팡이 발생 사례가 확인돼 시중에

F1 '넷제로' 향한 질주 5년만에 탄소배출량 26% 줄였다

영화 'F1 더 무비' 개봉과 함께 서킷 위 스피드에 열광하는 팬들이 늘고 있는 가운데 포뮬러1(F1)은 탄소중립을 향한 질주도 이어가고 있다. F1은 2019년 '20

수자원공사, 재난구호용 식수페트병 '100% 재생원료'로 전환

한국수자원공사(K-water)가 재난구호용으로 지급하는 식수페트병을 100% 재생원료로 만든 소재를 사용한다고 23일 밝혔다. 수자원공사가 제공하는 이 생

기후/환경

+

미국과 멕시코 ‘물 전쟁’ 종료…티후아나강 하수차단 합의

20년 넘게 국경을 오염시켜온 티후아나강 하수 문제가 마침내 해결 수순에 들어갔다. 미국과 멕시코는 2027년까지 원시 하수 유입을 전면 차단하기로 합

기후·환경정보 한눈에...'경기기후플랫폼' 서비스 시작

경기도에서 태양광 발전시설을 설치하려면 어디가 가장 좋을까? 전기요금 줄이는 방법은 없을까? 내 주변 가장 가까운 폭염대피소는 어디지? 이런 질

기록적 폭염이 키운 산불...그리스·튀르키예 동시다발 산불에 '아비규환'

그리스와 튀르키예 전역에서 대형 산불이 동시다발 발생해 수십명이 대피하고, 다수의 인명 피해가 발생했다. 그리스는 전국에서 화재 진압이 이어지

동부 40℃ 폭염, 서부 알래스카급 냉기…'이상기후'에 갇힌 美

미국 전역이 극단적인 이상기후에 휩싸였다. 동부와 중서부는 6월에 이어 또다시 열돔에 갇혀 체감온도가 40℃를 넘는 폭염이 지속되고 있는 반면, 서

[날씨] "이러다 40℃ 넘겠다"...폭염 기세 더 맹렬해진다

지난 주말 일부 지역에서 한낮 최고기온이 40℃에 육박하는 맹렬한 폭염이 이번주 내내 이어진다. 한낮기온이 매일 정점을 찍으며 올라가는 '극한폭염'

녹색철강, 수요 있어야 전환도 있다..."정부가 공공조달 물꼬 틔워야"

'2050 탄소중립' 달성을 위해 철강 산업의 구조 전환이 요구되는 가운데 정부의 녹색철강 수요 창출이 전환을 이끄는 마중물이 될 수 있다는 분석이 나

에너지

+

순환경제

+

오피니언

+