우리나라에 곧 인공태양이 뜨게 된다.
순수 국산기술로 만든 한국형 핵융합로 "KSTAR"가 12년 만에 완공됐다. 이로써 한국은 미국·EU·일본·중국·러시아에 이어 세계에서 6번째로 핵융합로를 개발한 국가가 됐다. KSTAR는 한국형 핵융합로의 개발을 목표로 1995년부터 현대중공업·삼성중공업·한국원자력연구원 등 30여개 연구소 및 기업이 참여했으며, 약 3090억원의 비용을 들여 핵융합로의 핵심부품인 중성자빔 가열장치 등 모든 부품을 순수 국내 기술로 개발했다.
◇핵융합로란=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 데 사용되며 수소폭탄도 이 원리로 만들어졌다. 핵분열을 이용한 원전보다 효율적이며 중저준위 방사성 폐기물만 남아 깨끗하다.
한국기초과학지원연구원 국가핵융합연구소는 31일 “KSTAR의 모든 공사가 끝나 9월부터 시운전에 들어간다”며 “KSTAR는 앞으로 핵융합이 실제 발전에 활용 가능한지를 연구하는 중요한 시설이 될 것”이라고 밝혔다.
◇핵융합 상용화 관건은 비용=핵융합을 위해서 내부의 프라즈마는 1억℃에서 3억℃까지의 온도를 유지해야 한다.
태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장으로 가둬두는 장치는 토카막을 사용한다. 토카막은 전기저항이 없는 초전도 현상이 이루어지도록 초전도 재료로 구성된다. 그동안 수초 정도의 핵융합 반응이 구리전자석 장치를 통해 구현됐다.
우리나라 기술진은 세계 최초로 핵융합로 전체에 초전도 자석을 적용해 300초까지 가동하는 차세대형 토카막 장치를 확보했다. 만족할 만한 전력 생산이 가능하려면 토카막 안의 플라스마가 수억 도의 초고온에서 안정적으로 고밀도 상태를 지속해야 하는데 아직 이를 실현할 수 있는 수준의 장치와 기술은 없다.
또한 이 기술을 확보하더라도 기존 전기 생산 기술에 비해 발전 비용이 크게 높을 것으로 전문가들은 보고 있다. 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 예정이다.
유형준기자@전자신문, hjyoo@
