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[연구성과] KSTAR 고성능 플라즈마 운전 세계 최장 시간 달성

글쓴이운영자

등록일 2016-12-15

KSTAR 고성능 플라즈마 운전 세계 최장 시간 달성
- 기존 성능을 뛰어 넘는 차세대 핵융합로 운전 모드 개발 가능성 확인 -

 한국의 인공태양이라 불리는 초전도핵융합장치 KSTAR가 핵융합에너지 상용화 핵심기술 중 하나인 고성능 플라즈마 운전(H-모드)의 세계 최장 기록을 달성하고, 미래 핵융합발전소에 필요한 차세대 핵융합로 운전 모드 개발 가능성을 보여주었다.


 국가핵융합연구소(소장 김기만, 이하 핵융합(연))는 금년도 KSTAR 실험에서 고성능 플라즈마 운전을 70초 간 지속하는데 성공하여, 초전도 토카막의 세계 최장 H-모드 운전 기록을 갱신하였다고 14일(수) 밝혔다. 전년도 KSTAR가 달성한 기록(‘15년 55초)이자 기존 세계 최장 기록을 뛰어넘는 성과로, 토카막 장치로서는 유일하게 고성능 플라즈마를 1분(70초) 넘게 운전․유지하는데 성공한 것이다.
 
 핵융합 연구는 태양이 에너지를 내는 원리인 핵융합 반응을 이용한 발전이 최종 목표이다. 이를 위해 태양과 같은 상태인 초고온의 플라즈마를 핵융합장치 내부에 가두고, 지속적으로 핵융합 반응이 일어날 수 있도록 유지하는 것이 연구의 핵심 과제이다. 즉 연속 플라즈마 운전기술 개발이 핵융합발전 상용화에 필수적이다.
 
  KSTAR는 ‘09년 본격적인 가동 이후 연속 플라즈마 운전기술 개발을 위한 고성능 플라즈마 운전 연구를 중점적으로 수행해왔다. 그 결과 ’10년 초전도 핵융합장치에서 H-모드를 세계 최초로 달성한 이래 매년 세계 최장 기록을 갱신해 왔다.


 KSTAR는 또한 금년 실험을 통해 플라즈마 가둠 성능을 획기적으로 높일 수 있는 차세대 핵융합로 운전 모드 개발 가능성도 보여주었다.  
 
 차세대 핵융합로 운전모드 중 하나인 내부수송장벽(ITB:Internal Transport Barrier)운전 모드를 초전도 핵융합장치 중 최초로 구현한 것이다. ITB모드는 기존 H-모드의 최대 단점으로 꼽히는 플라즈마 경계면 불안정 현상(ELM)이 발생하지 않으면서, H-모드 이상의 장시간 고성능 플라즈마를 효율적으로 제어 할 수 있는 플라즈마 운전 모드이다.


 KSTAR연구센터 오영국 부센터장은 “KSTAR가 ITB 운전에 성공하면서, 향후 핵융합발전소에 필요한 운전모드를 실현할 수 있는 새로운 단계의 핵융합로 운전 기술 연구가 가능해졌다.”고 성과의 의미를 설명하였다. 미래 핵융합로의 연속 플라즈마 운전을 위해 차세대 운전 모드 개발의 중요성이 높아지는 가운데, KSTAR가 최초로 ITB운전에 성공하면서 핵융합로 운전 모드 개발에 핵심 역할을 수행할 수 있음을 확인한 것이다.


 금년 KSTAR 장치의 운전․실험 및 물리적 연구결과들은 최근 세계 최대 핵융합학회인 “IAEA핵융합에너지컨퍼런스(FEC)”(‘16년 10월/도쿄) 및 미국 물리학회(’16년 11월/캘리포니아) 등을 통해 세계 핵융합 연구자들에게 소개되었으며, 기존 타 핵융합 장치를 능가하는 물리연구 성과를 보여주고 있다는 평가를 받았다. KSTAR 연구센터는 올해 달성한 우수한 성과를 기반으로 고성능 장시간 플라즈마 장시간 운전 목표 달성과 차세대 운전 모드인 ITB모드 운전 시나리오 개발에 박차를 가할 예정이다.
 
 핵융합(연) 김기만 소장은 “KSTAR를 중심으로 한 국내 핵융합 연구 성과는 세계적으로 인정받는 높은 수준에 도달해있다.”며, “보다 선도적인 연구를 이어가기 위해, 국내 뿐 아니라 해외 핵융합연구자들이 대거 KSTAR 연구에 참여할 수 있도록 국제공동연구 환경 조성에 힘쓰겠다.”고 밝혔다.


담당부서커뮤니케이션팀

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