한국의 인공태양 'KSTAR'가 올해 플라즈마 실험에 돌입했다.
한국핵융합에너지연구원(원장 오영국)은 미래 핵융합로 운전에 필요한 플라즈마 운전 기술 확보를 목표로 2025년도 KSTAR 플라즈마 실험을 시작했다고 27일 밝혔다.
핵융합에너지를 실현하려면 초고온 플라즈마를 안정적으로 장시간 유지할 수 있어야 한다. 핵융합연은 그 일환으로 지난 2023년 디버터(핵융합로 진공용기 하단 플라즈마 대면장치)를 국제핵융합실험로(ITER)와 미래 핵융합로 내벽 재료로 사용될 텅스텐 소재로 교체하는 등 플라즈마 운전 역량 강화 연구를 지속해오고 있다.
이에 이번 실험부터는 텅스텐 환경에서도 안정적으로 플라즈마를 운전할 수 있는 고성능 플라즈마 운전 시나리오 개발에 집중할 계획이다.
텅스텐은 고온에 매우 강하지만, 발생 불순물이 플라즈마 성능을 저하시키는 단점도 있다. 텅스텐 불순물 제어는 국제 핵융합 연구계의 가장 중요한 과제 중 하나다.
문제를 해결하기 위해 KSTAR는 가열과 연료 주입 등 다양한 제어 방식을 여러 운전 조건에서 적용해, 불순물 거동을 정밀하게 분석하고 효과적인 억제 방안을 연구할 계획이다.
또 미래 핵융합로 운전에 요구되는 높은 압력과 지속적인 전류, 안정성을 모두 갖춘 플라즈마를 구현하기 위해 가열, 전류구동, 자기장 제어 등 주요 운전 요소 간 상호 작용을 종합 검증할 예정이다.
인공지능(AI)·머신러닝을 활용한 실시간 제어 기술을 적용, 플라즈마 변화를 신속하게 감지하고 대응하는 방안도 검증한다. 향후 핵융합로 운전 과정에서 발생할 수 있는 고속이온 등 물리 현상 규명 연구도 병행한다.
이번 실험은 12월까지 진행되며, 약 한 달간 장치 정비 기간을 거쳐 내년 2월부터 바로 '2026년도 플라즈마 실험'을 시작할 예정이다. 두 해 실험을 연속 수행하는 것은 이례적인데, 디버터에 이어 KSTAR 내벽 전면을 텅스텐 타일로 교체하는 작업을 추진하기 위한 조치다. 이로써 KSTAR는 미래 핵융합로 운전 환경에 더욱 가까운 조건에서 실험을 수행할 수 있게 된다.
오영국 원장은 “핵융합에너지 상용화를 앞당기려는 노력이 활발한 가운데, KSTAR도 미래 핵융합로 운전에 직접 활용될 기술 확보에 속도를 내고 있다”며 “이번 실험에서도 국제 공동연구와 AI 등 최신 기술의 적용을 통해 핵융합에너지 실현을 위한 역량을 한층 강화해 나가겠다”고 밝혔다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
