지난 95년부터 추진해온 핵융합로(KSTAR) 건설 프로젝트가 연내 마무리되어 내년초에는 시운전에 들어갈 전망이다.
핵융합연구센터(소장 신재인)는 최근 초전도 자석 및 구조물 설치 작업을 마무리한 데 이어 오는 12월께 급저온 장치를 덮는 작업을 완료, 내년 초부터 전기 및 헬륨장치 등 주변 설비를 시작으로 본격적인 시운전에 들어갈 계획이라고 25일 밝혔다.
그동안 수초 정도의 핵융합 반응이 구리전자석 장치를 통해 구현됐지만 핵융합로 전체에 초전도 자석을 적용해 300초까지 가동하는 차세대형 토카막 장치를 확보하는 것은 우리나라가 세계적으로 처음이다.
지난 95년 마련된 국가핵융합연구개발기본계획에 따라 추진된 이사업에는 내년까지 총 3090억 원(센터 건축비 950억원 제외)의 예산이 투입되며 내년 8월 사업이 완료될 예정이다.
핵융합연구센터는 최근 핵융합로에 들어갈 핵심 부품인 30개의 초전도 자석 조립과 토카막 내부에서 플라즈마 전류를 구동하는 중심부 솔레노이드(CS) 코일 설치를 모두 마무리했다. 급저온 덮개만 올리면 본격 시험이 가능한 상태다.
핵융합연은 핵융합로 건설을 위해 ±2.5㎜이내 의 오차를 가진 10㎥급 초고진공 용기와 1㎞이상의 무접합 도체 및 초전도 선재, 초전도자석 구조물, DC형(직류)초전도자석 전원공급 장치 및 AC형(펄스,직류) 초전도자석 전원공급장치를 국내 기술로 개발했다.
핵융합로의 플라즈마 내부는 3.5테슬라(자장의 단위), 초전도 자석 최고자장은 7.8테슬라로 세계 3위권이다. 또 플라즈마 전류는 2메가암페어로 세계 3위권, 플라즈마 지속시간은 초기 20초, 최종 300초로 세계 1위에 올라설 것으로 보인다. 이와함께 플라즈마 온도는 초기 1억℃에서 최종 3억℃까지 올려 운영할 계획이다.
앞으로 핵융합연은 1억℃이상의 고온 플라즈마에서 발생된 에너지를 견딜 수 있는 재료 개발과 시스템 통합 시뮬레이터 기술 개발 등을 통해 상용화 수준의 핵융합로의 설계 모델을 오는 2030년까지 데모 수준으로 제작할 계획이다.
장치운영부 오영국 부장은 “ KSTAR의 경우는 핵융합 반응의 지속성을 확보하기 위한 중수소와 중수소를 융합시키는 실험 장치”라며 “오는 2030년께는 전기 생산을 위한 핵융합로 제작이 가능할 것”이라고 말했다.
<용어 설명>핵융합로는 태양이 빛을 내는 원리와 같은 방식으로 핵반응을 일으키는 장치다. 기체를 1억℃ 이상의 고온으로 가열하면 플라즈마가 발생하는데 이를 초전도 자석에 가둬 에너지를 발생시킨다. 중수소와 삼중수소가 융합하면서 헬륨과 중성자를 만들어 낼 때 발생하는 에너지로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 기술이다.
대전=박희범기자@전자신문, hbpark@