'최고 성능' 입증한 한국의 인공태양 KSTAR, 수명 연장한다

이종호 과기정통부 장관이 22일 한국핵융합에너지연구원에서 연구 현황에 대한 설명을 듣고 있다. /사진=한국핵융합에너지연구원

성능 검사를 마친 한국형 초전도 핵융합연구장치 '케이스타(KSATR)'의 수명이 약 15년 연장될 전망이다. 한국핵융합에너지연구원(핵융합연)은 이를 통해 핵융합 실증에 필요한 필수 기술을 확보, 2050년 예정이던 발전 시기를 10여년 앞당기겠다는 목표다.

22일 과학기술정보통신부(과기정통부)가 대전 유성구에 위치한 한국핵융합에너지연구원 본원에서 '제20차 국가핵융합위원회'를 개최한 가운데, 이종호 과기정통부 장관을 비롯한 위원회 관계자 등은 KSTAR 연구시설 점검에 나섰다.

KSTAR는 2007년 국내 자체 개발한 초전도 핵융합연구장치다. 핵융합로 건설에 앞서 장시간 고온 유지 등 핵심 기술을 실험하고 성능을 검증하기 위해 지어졌다.

태양의 원리를 모방한 '인공태양' 핵융합 에너지는 1억도(ºC)의 고온에서 가벼운 수소를 충돌시켜 무거운 헬륨으로 바꿀 때 생기는 에너지를 전기로 전환한다. 실제 에너지 생산을 위해선 융합로 안에 생성된 초고온의 플라스마를 오랜 기간 유지하는 게 중요하다.

한국형 초전도 핵융합연구장치 KSTAR의 모습 /사진=박건희 기자

KSTAR는 2018년 처음으로 1억도에 이르는 플라스마를 생성하는 데 성공, 2021년엔 플라스마의 고온을 30초간 유지하는 데 세계 최초로 성공했다. 이어 지난 3월엔 기존 기록에서 18초 더 늘어난 플라스마 유지 시간 48초를 달성한 바 있다.

핵융합연에 따르면, KSTAR가 최근 성능 검사를 성공적으로 통과하며, 가동 기간을 2040년까지 늘릴 수 있을 것으로 전망된다. KSTAR은 당초 2025년까지 운영할 예정이었다.

연구시설 안내를 진행한 남용운 KSTAR 연구본부장은 "최근 KSTAR의 핵심 부품인 초전도자석의 성능을 검증한 결과, 2040년까지 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단됐다"고 말했다. 설계 당시에도 KSTAR를 2025년 이후까지 운영할 수 있을 것으로 예상했지만, 실제 가동 후 성능 검사를 수행한 결과 최대 성능을 유지한 것으로 나타났다.

한편 미국, 중국을 비롯해 세계 각국에서 구현을 위한 연구개발을 거듭하고 있지만 아직 핵융합 에너지 발전에 성공한 사례는 없다. 한국을 비롯해 7개 국가가 연합해 프랑스 남부에 건설 중인 국제핵융합실험로 '이터(ITER)'는 최근 기술적 문제 등으로 완공 예정 기간을 9년 더 연기했다.

남 본부장은 "한국은 2050년까지 핵융합 에너지를 실증한다는 계획이지만, 고성능 부품을 개발하는 등 실험을 거듭해 2040년대로 앞당기는 게 목표"라고 전했다.

과기정통부는 이날 '핵융합에너지 실현 가속화 전략안'을 발표하고, 핵융합 에너지 분야 민관 공동 개발체계 및 인프라를 조성하기 위해 1조2000억원 규모의 '핵융합 혁신형 기술개발 및 인프라 구축사업'의 예비타당성조사를 추진하겠다고 밝혔다.