KSTAR 최초 플라즈마 발생 의미
본격적인 핵융합 연구 수행 기반 마련
KSTAR 최초 플라즈마 발생 의미
본격적인 핵융합 연구 수행 기반 마련
  • 최일관 기자
  • 승인 2008.07.21 00:00
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세계 최초 ITER와 동일조건 운전 성공
지난해 11년만의 완공 후 1년만의 쾌거
▲ 핵융합 연구시설 ‘KSTAR’의 내부 모습.
▲최초 플라즈마 달성과 의미

세계 최초로 국제핵융합실험로 ITER 설계와 동일한 초전도 재료인 Nb3Sn(니오븀 주석합금)을 활용한 토카막 핵융합 연구장치의 운전 성공으로 우리나라에서 본격적인 핵융합 연구를 수행하는 기반이 마련됐다는 점에서 그 의미를 찾을 수 있다.
이는 KSTAR와 동일한 초전도 재료를 사용하는 ITER의 성공 가능성에 더욱 힘을 실어주는 사례이기도 하다.
KSTAR 종합시운전 4단계 과정에는 약 24명의 외국 전문가가 동참해 KSTAR 기본 성능에 대한 국제적 신인도를 제고하는 등 KSTAR는 종합시운전의 완성단계로 각 세부장치의 기본 성능을 최종 검증을 거쳤다.
플라즈마 발생 기준을 살펴보면 KSTAR 최초 플라즈마 발생기준은 ITER와 동일 기준을 적용해 100 kA(플라즈마 전류세기), 100 ms(플라즈마 지속시간)이다.
초기 플라즈마 발생 기준은 규격화된 것은 없으나 토카막 장치별 특성에 따라 측정 및 진단 가능한 목표값을 설정해 달성한다. 영국 JET장치(세계 최대 규모)의 경우 플라즈마 전류의 설계값이 7MA급이나 최초 플라즈마는 19kA 수준으로서 정격의 약 0.2% 값 달성했다.

▲KSTAR 사업
KSTAR 건설사업은 지난 95년 12월 시작으로 11년 8개월만인 지난해 8월 완공됐다. KSTAR 건설사업에는 정부 2163억, 기금504억, 민간423억 등 총 3090억원의 예산이 투입됐다.
사업의 주요내용은 장치 개념·공학설계 및 기반기술 R&D와 인프라 구축, 장치 제작·조립·설치로 올해부터 KSTAR 운영을 통한 본격적인 핵융합 연구 착수하게 된다
지난 2007년까지 세계 최초로 초전도자석 시스템으로 구동되는 차세대 핵융합연구장치(KSTAR)를 국내기술로 개발·제작 및 설치를 마치고 국내외 핵융합 기초연구 및 핵심기술 개발의 중심장치로 운영된다.
그간의 추진실적으로는 지난 95년 ‘국가핵융합연구개발기본계획’ 수립 및 사업에 착수해 2007년 9월 ‘KSTAR 완공식’을 통해 핵융합장치 건설능력을 대내외에 천명했다.
또 지난 6월말 초전도·극저온냉각 등의 종합시운전을 완료한데 이어 최초플라즈마 발생 기준 달성한 바 있다. 최초플라즈마 발생에 대한 객관성 확보 등 과학기술계의 이해도 제고를 위해 검증위원회를 구성해 과학기술계 주도로 최종 검증 완료하기도 했다.
향후 계획으로는 KSTAR 활용연구를 통해 핵융합에너지 연구개발 저변확대를 위한 기초연구 및 기반구축을 추진하고 장치 성능 향상을 통한 핵심기술개발 등 연구개발 수행 추진에 박차를 가하게 된다.

▲플라즈마란
플라즈마는 고체, 액체, 기체 다음의 물질의 네 번째 상태로 불리며 원자핵과 전자가 분리돼 기체보다도 훨씬 자유로운 상태를 말하는 것이다.
태양은 높은 온도와 중력에 의해 99%이상이 플라즈마로 존재하며 형광등, PDP TV 등의 경우 높은 전압차를 활용해 플라즈마를 발생시키는 등 높은 온도 또는 전압차가 있는 경우 플라즈마의 생성이 가능하다
핵융합 반응은 태양이 열을 내는 것과 같은 원리로 고온의 플라즈마에서 발생 가능하며 원자핵간 융합으로 에너지를 생성하는 현상(핵융합에너지)을 말하며 원자핵이 쪼개져 에너지를 생성하는 핵분열 반응(원자력에너지)과 대비된다.
핵융합장치는 태양과 같은 플라즈마 발생조건(초고온)을 지구상에서 실현코자 하는 노력으로 ‘인공태양’으로도 불리고 있다.
세계적으로 핵융합장치는 KSTAR(한국), ITER(국제핵융합실험로, 한국·미·일·EU 등 7개국 공동), JET(EU), JT-60(일본) 등이 보유하고 있다.

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