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KSTAR '플라즈마 불안정성' 제거 성공

ITER 초기 운전 핵심기술 확보
KSTAR 전경.<사진=국가핵융합연구소 제공>KSTAR 전경.<사진=국가핵융합연구소 제공>

국내 연구팀이 한국의 인공태양이라 불리는 초전도핵융합장치 KSTAR의 플라즈마 불안정성 제거에 성공했다.

국가핵융합연구소(소장 김기만)는 KSTAR가 세계 핵융합 장치 중 최초로 ITER(국제핵융합실험로) 기준 운전 조건으로 플라즈마 경계영역 불안정 현상의 장시간 제어에 성공했다고 12일 밝혔다.

핵융합에너지 상용화 연구를 위해 국제 공동으로 건설 중인 ITER는 장치 완공 후 본격적인 핵융합 연구에 들어가기 위해 초기 운전단계에서 달성해야 하는 플라즈마 운전 조건들이 있다.

구체적으로 ▲플라즈마 모양 ▲플라즈마 성능 ▲플라즈마 유지시간 ▲플라즈마 경계면 불안정성 제거 등이 조건이다. 이를 모두 충족하는 플라즈마 운전인 'ITER 기준 운전 시나리오'(ITER Baseline Scenario)를 구현할 때 ITER 운전목표를 달성할 수 있다.

세계 주요 핵융합 장치들은 ITER의 성공적인 초기 운전 달성을 위해 최적의 운전 조건을 찾는 장치 운전 기술 개발 연구를 활발히 수행해왔다.

하지만 지금까지 다른 핵융합 장치들은 ITER 초기 운전에 필요한 4가지 조건 중 '플라즈마 경계면 불안정성 제거'와 '플라즈마 유지시간'을 충족하지 못하는 한계가 있었다.

연구팀은 ITER에서 요구하는 플라즈마 형상과 성능 조건에서 34초간 플라즈마 경계면 불안정성을 완벽하게 제어하는 데 성공했다.

기존 핵융합 장치들이 ITER 운전 조건에서 3~4초에 불과한 짧은 시간에만 불안정성을 제어할 수 있었던 것에 비해 KSTAR는 10배 이상 제어 기술 능력을 갖췄다.

오영국 KSTAR 연구센터 부센터장은 "ITER뿐만 아니라 핵융합발전소 운영을 위해 반드시 필요한 핵심 기술"이라며 "이번 연구 성과로 ITER 가동 이전에 개발돼야 하는 핵융합로 운전 기술이 KSTAR에서 더욱 활발히 연구될 것"이라고 말했다.

김기만 소장은 "KSTAR는 향후 핵융합로 운전 기술 개발에 필요한 높은 플라즈마 성능과 긴 유지시간을 동시에 달성하는 실험이 가능한 유일한 장치"라며 "미래 핵융합로 운전에 필요한 핵심 기술을 만들어 가겠다"고 강조했다.
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