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201902.27

KSTAR 운전 10년사, 에너지 새 시대 문 열다

이하나   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/nuclear-fusion/904

‘KSTAR 운전 10주년 기념식’과 ‘KSTAR 컨퍼런스 2019’ 개최

 

KSTAR 10주년 기념행사의 참석자들에게 환영 인사를 전하는 핵융합(연) 유석재 소장 

 

“지난 10년 KSTAR는 장시간 고성능 플라스마 운전 기록을 해마다 경신해왔고, 플라즈마 이온 온도 1억℃를 돌파하며 상용화에 한 걸음 더 다가섰습니다. KSTAR와 함께 도전해온 연구진들이 있기에 앞으로 어떤 도전적인 목표를 만나도 돌파할 수 있다는 믿음이 있습니다.”

 

KSTAR 운전 10년의 의미를 전하는 유석재 국가핵융합연구소장의 표정은 자긍심으로 빛났습니다. KSTAR의 지난 10년은 아기를 키우는 정성과 마음으로 KSTAR와 함께 성장해 온 핵융합연구소의 연구진들, 그리고 국내 대학과 산업체의 협력, ITER를 통해 힘을 모은 해외 연구자들, 마지막으로 국민의 관심이 함께했기에 가능했던 일이었습니다.

 

2월 20일 서울 코엑스에서는 KSTAR 운전 10주년을 축하하는 기념식과 ‘KSTAR 컨퍼런스 2019’가 개최되었습니다. 이날 함께 자리한 300여 명의 국내외 핵융합 관계자들은 지난 10년의 도전과 성공의 의미를 나누며 핵융합에너지 실현을 위해 KSTAR가 가장 선두에서 앞장서리란 믿음을 다시 한번 확인했습니다.

 

“KSTAR는 핵융합에너지 개발에 값진 기여를 할 수 있는 세계에서 몇 개 안 되는 시설 중 하나”라는 베르나 비고 ITER의 사무총장의 메시지에서 KSTAR의 국제적 위상을 확인할 수 있었는데요. 지난 10년을 한마음으로 축하하며 미래를 향한 도전 의지를 되새긴 KSTAR 운전 10주년의 의미를 전해드립니다.

 

KSTAR의 10년을 이끌어 온 연구진, 대학, 산업체 관계자 뿐 아니라 정부, 국회 등 주요인사와 해외 핵융합 연구자들까지 모인 축제의 장이 마련되었다.

 

|플라즈마 이온 온도 1억도 달성…가능성을 넘어 현실로!


KSTAR와 만들어 낸 첫 번째 기적은 0.1초, 찰나의 불꽃에서 시작되었습니다. 2008년 6월, 한국의 인공태양 KSTAR는 첫 번째 플라즈마를 밝히며 대한민국 핵융합 시대를 열었습니다. 그 후 멈추지 않았던 도전의 시간 10년, KSTAR는 2만 1750번의 플라즈마 샷을 쏘아 올렸고, 핵융합 상용화를 위해 필요한 연구성과들을 하나씩 도출했습니다. 그리고 2018년, 플라즈마 이온 온도 1억도를 돌파를 알리며, 미래 에너지원으로서의 가능성을 현실로 보여주었습니다.

 

이러한 KSTAR의 성과는 결코 하루아침에 이루어진 것이 아니었습니다. 2010년 초전도 핵융합장치로서 최초로 고성능플라즈마 운전(H-모드) 운전에 성공한 KSTAR는 2016년 세계 최초로 1분의 벽을 넘어 H-모드 70초 운전에 성공했고 지난해에는 이를 약 90초까지 연장하는데 성공했습니다. 뿐 만 아니라 KSTAR는 핵융합에너지 상용화를 위해 꼭 풀어야 할 핵심 난제로 손꼽히는 플라즈마 경계면 불안정 현상(ELM)을 2011년 세계 최초로 완벽 억제하는 데 성공하며 핵융합 상용화를 향한 새로운 가능성을 세계에 보여주었습니다.

 

그 이후 2017년에는 세계 최장기록인 34초간 ELM 억제를 성공하면서 ITER가 요구하는 초기 운전 시나리오를 세계 최초로 구현하는 데에도 성공했는데요. 지금까지 ELM과 관련한 여러 이론이 나왔지만, ELM을 제어하는 통합이론 예측모델을 세우고 실험으로 검증한 장치는 KSTAR가 유일하기 때문에 이와 관련된 논문은 지난해 세계적 학술지인 네이처 피직스에서도 주목하기도 했습니다.

 

이처럼 KSTAR와 연구진들은 지난 10년 동안 핵융합의 수수께끼를 하나씩 풀어오며 최초와 최고라는 수식어의 눈부신 성과들을 쏟아내었습니다. 항상 눈에 보이지 않는 벽에 부딪혀왔던 전 세계 핵융합계에 KSTAR는 희망과 가능성 그 자체였습니다.

KSTAR 10년의 성과는 KSTAR의 연구진 뿐 아니라 대학, 산업체, 해외 연구진, 그리고 정부, 마지막으로 국민의 격려가 있기에 가능했다.

 

하지만 윤시우 KSTAR연구센터장은 여전히 “현재에 안주하지 않고 꾸준히 달려갈 것”이라고 말합니다. 앞으로 KSTAR 연구진은 핵융합발전소 운전온도인 1억도 이상의 초고온 플라즈마를 300초간 유지하는 도전적인 연구 목표를 세웠습니다. 세계적으로 시도한 바 없는 ‘포스트 ITER’ 시대를 위한 진보적이고 안정적인 고성능 플라즈마 운전 시나리오를 확보한다는 포부입니다.

 


KSTAR 장치의 우수성, 세계 최초 핵융합 역사 쓰는 원동력

 

사실 우리나라는 핵융합 선진국보다 수십 년 늦게 시작한 후발주자입니다. 하지만 수많은 도전은 우리를 성장시켰고, KSTAR를 더욱 빛나게 했는데요. 2008년 첫 플라즈마를 밝힌 이래 매년 다른 연구장치에서는 보여주지 못했던 선도적인 연구성과를 내면서 당당히 핵융합 선진국의 대열에 합류할 수 있었습니다.

 

이처럼 한 해도 쉬지 않고 성과를 올린 비결은 KSTAR 장치의 우수성에 있습니다. 이현곤 핵융합연구소 부소장은 “세계 최고 수준의 자기장, 3열의 코일 설계, 플라즈마 영상 진단장치, 고성능 가열장치의 우수성이 있었기에 세계 최초, 최고의 도전이 가능했다”고 설명합니다. KSTAR 설계를 현실로 구현해 낸 우리나라 산업체의 수준 높은 엔지니어링 기술은 ITER 현장에서도 진가를 인정받고 있습니다.

 

2008년의 KSTAR(위)와 2018년의 KSTAR(아래). 10년이란 시간 동안 KSTAR가 보여준 성과 속에는 최초와 최고라는 수식어가 가득했다.

 

그동안 쉼 없이 달려왔지만, 우리에겐 여전히 풀어야 하는 많은 과제가 남아 있습니다. 이를 위해 KSTAR는 2025년까지 내다보는 마스터 플랜을 세우고 장치 업그레이드를 실행할 계획인데요. 지난해 플라즈마 이온 온도 1억도 달성에 성공하며 본격적인 초고온 고성능 플라즈마 운전 연구의 가능성을 보여준 KSTAR는 추가 설치한 가열장치를 올해부터 본격적으로 적용하여 1억도 이상의 초고온 플라즈마를 10초 이상 유지할 계획입니다.

 

핵융합에너지의 꿈을 현실로 만들고 한국의 태양이 세계에 뜨는 그 날을 위해 핵융합(연)의 연구진을 비롯한 각 거점 대학, 관련 산업체는 또다시 한 마음이 되어 새로운 도전을 이어갈 준비를 마쳤습니다.

 

한국의 도토리에서 인류의 참나무로. ‘KSTAR 캠페인’ 10년의 기록

 

 

|친환경 에너지 세상, 우리 시대에 열린다

 

그렇다면 왜 핵융합이어야 할까요? 가장 큰 이유는 핵융합에너지는 효율성과 경제성을 갖춘 무한 에너지라는 점입니다.

 

핵융합이 인류에 미치는 임팩트는 달 탐사보다 훨씬 클 수 있습니다. 인류가 다음 밀레니엄에도 문명을 이어가려면 온난화, 공기오염, 폭발 위험에서 자유롭고 연료가 무한에 가까운 핵융합에너지를 활용할 수밖에 없습니다.” KSTAR를 건설한 경험을 바탕으로 현재 국제핵융합실험로(ITER) 건설을 총괄하고 있는 이경수 사무차장이 힘주어 이야기했습니다. 세상에서 ITER와 가장 닮은 장치로서 KSTAR의 경험과 노하우가 ITER 건설의 자양분이 되고 있듯이 KSTAR가 앞으로 더 많은 가능성을 보여줄 수 있는 장치임을 이경수 사무차장은 확신했습니다.

 

지금까지 세상을 바꾼 많은 과학기술도 초기에는 ‘이게 과연 될까’라는 의구심이 있었지만, 어느 순간 완벽하게 우리의 삶 속에 들어와 세상의 변혁을 이끌었습니다. 핵융합 실현 역시 이제 시간문제입니다. 10년 차 KSTAR와 10년 차 연구진의 축적된 역량은 그 시기를 앞당기고 있습니다.

 

이날 문미옥 차관은 “핵융합은 인류의 에너지를 실현하겠다는 과학자들의 꿈에서 시작되었다”며 지난 10년 넘게 KSTAR 연구개발을 이끌어온 모든 분께 박수를 보냈습니다. 앞으로 더 많은 난제를 만나고 더 깊은 고민이 예상되지만, 정부 역시 핵융합 핵심문제 해결을 위해 함께 고민하며 차세대 인력양성에 노력하겠다며 응원과 격려를 전했습니다.

 

축하와 격려를 전하는 과학기술정보통신부 문미옥 제1차관

 

KSTAR의 궁극적인 목표는 핵융합에너지로 만든 전기를 일반 가정집에, 산업 현장에 공급하는 것입니다. 지난 10년간 해마다 발전된 성과를 보여주었던 것처럼 KSTAR 연구진들은 앞으로도 핵융합 상용화를 향한 새로운 길을 만들며 가장 앞서 걸어갈 것입니다. 인류가 꿈꾸는 깨끗하고 안전한 에너지를 마음껏 쓸 수 있는 세상, 이 꿈은 핵융합에너지의 시대를 열기 위한 KSTAR의 활약으로 먼 미래의 이야기가 아닌 우리 세대의 역사로 기록될 것입니다.

 

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