우리나라의 ‘인공태양’ 구현을 목표로 둔 국가핵융합연구소(이하 핵융합연)가 올해 초전도핵융합연구장치(KSTAR)로 1억도 초고온 플라즈마 20초 이상 유지에 나선다. 한국의 인공태양이라 불리는 KSTAR는 태양에서 볼 수 있는 ‘핵융합 반응’을 활용하여 에너지를 생산하는 시설로서 초고온 플라즈마를 발생시킨다.
핵융합연은 매년 KSTAR를 활용한 플라즈마 실험을 진행하고 있다. 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지구에서 만들기 위해서는 핵융합로 내부에 중수소·삼중수소를 넣어 이온 핵과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만들고, 이온온도를 1억℃ 이상 초고온으로 가열해야 한다. 특히 핵융합 반응이 활발히 일어나도록 초고온 플라즈마를 오랫동안 안정적으로 유지하는 것이 핵융합에너지 상용화를 위한 핵심기술이다. 플라즈마는 안정 상태를 잃었을 때 발생을 멈추게 되는데, 핵융합연이 매년 세계 누구보다 앞서 유지시간을 늘려가고 있다. 2018년 실험에서 핵융합을 위한 핵심 조건인 1억도 초고온 플라즈마 운전에 처음 성공한 이후로, 세계 최초로 8초 이상을 운전하는 데 성공했으며 이번 8월부터는 초전도 토카막의 초고온 운전모드를 포함한 여러 고성능 운전모드의 성능과 지속시간 향상을 위한 실험을 통해 20초까지 운전하여 초고온 플라즈마 운전 분야에서 새로운 기록을 경신하는 선도적 연구를 이어나갈 예정이다.
이러한 KSTAR 연구를 포함한 핵융합 연구는 에너지 부족 문제와 화석에너지 남용으로 인한 기후변화 문제를 해결할 수 있는 미래 녹색 에너지원 확보의 발판이 될 것으로 예상한다. 핵융합 발전은 원자력 발전과 달리 방사성 물질이 전혀 나오지 않으며 에너지 효율도 매우 높기 때문이다. 일례로 이론적으로 바닷물 1L 포함된 수소를 반응시켜 휘발유 300L를 얻을 수 있다고 한다. 이것이 세계의 이목이 인공태양 등의 핵융합 연구에 쏠려 있는 이유이다.
핵융합연구소는 핵융합 기술을 활용해 실질적으로 전기를 얻을 수 있는 시점을 2050년 안팎으로 전망하고 있다. 이런 지속적인 국가적 차원의 노력이 미래 에너지 기술 보유국으로 발돋움하게 할 것이다.
