한국의 태양 KSTAR 밝힐 전자공명가열장치가 장시간 시운전에 성공했다.

국가핵융합연구소는 초전도 핵융합장치 KSTAR에 설치한 전자공명 플라즈마 가열장치(ECH장치)가 시운전 300초에 성공해 장시간 고성능 플라즈마 발생 가능성을 높였다고 22일 밝혔다.

ECH장치는 핵융합 장치 내부 플라즈마에 마이크로파를 입사해 전자를 선택적으로 가열하도록 하는 장치다. 자기장을 이용한 핵융합장치에서 플라즈마 온도를 올리기 위해 사용하는 대표적인 가열장치 중 하나다.

올해 플라즈마 실험을 앞두고 새롭게 KSTAR에 설치된 ECH장치는 KSTAR 운전 환경에 적합하도록 105기가헤르쯔(㎓)와 140기가헤르쯔(㎓) 두 가지 주파수를 선택해 사용할 수 있도록 제작됐다. 최대 300초까지 가동할 수 있어 기존보다 장시간 플라즈마 발생 가능성을 높여준다.

기존 KSTAR 장치에 설치됐던 ECH장치는 일본에서 ITER(국제핵융합실험로) 용으로 개발한 시제품을 활용한 것이다. 170㎓의 단일 주파수를 사용해 최대 50초 내외의 운전만 가능했다.

1㎿급 용량으로 설치된 ECH 장치는 장시간 플라즈마 운전 기술, 플라즈마 불안정성 제어 등 KSTAR 실험을 할 예정이다. 충분한 장치 성능 검증을 마치면 향후 6㎿급까지 용량을 증설할 계획이다.

KSTAR연구센터는 ECH장치의 성공적인 시운전을 바탕으로 2016년 플라즈마 실험에서 지난해 달성한 운전기록(2015년 고성능플라즈마 유지시간 55초)을 뛰어넘는 100초 이상 장시간 고성능플라즈마 운전이 가능할 것으로 기대하고 있다.

고성능 장시간 플라즈마 운전기술 확보는 핵융합에너지 상용화를 위한 핵심 요소다. KSTAR가 금년도 실험에서 100초 이상 고성능 플라즈마 유지에 성공하면 KSTAR가 보유한 세계 기록을 큰 폭으로 갱신하게 된다.

KSTAR는 지난 13일 플라즈마 발생 실험을 시작했다. 향후 13주간 약 2000회의 플라즈마 발생 실험으로 핵융합 에너지 상용화 기술 확보를 위한 연구를 수행하게 된다.

김기만 핵융합연 소장은 “세계 핵융합 연구 최전방에 서 있는 KSTAR의 실험 결과에 국내외 핵융합연구자들이 주목하고 있다”며 “2016년 플라즈마 실험으로 핵융합 상용화 핵심 과제인 장시간 고성능 플라즈마 운전 연구에 새로운 획을 긋도록 노력하겠다”고 말했다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com