핵융합연 KSTAR, 한-EU 5개 연구기관과 미래 핵융합로 운전기술 검증

[충청뉴스 이성현 기자] 한국의 초전도핵융합연구장치(KSTAR)가 유럽 주요 핵융합 연구기관들과 손잡고 상용 핵융합 발전 실현의 핵심 과제인 ‘텅스텐 환경에서의 장시간 안정적 플라즈마 운전기술’ 확보를 위한 5개년 국제 공동연구에 본격 돌입한다.

한국핵융합에너지연구원은 유럽 EUROfusion 컨소시엄 소속 핵심 연구기관인 프랑스 CEA 카다라슈, 이탈리아 ENEA 프라스카티 연구센터, 독일 막스플랑크 플라즈마물리연구소(IPP) 가르힝, 핀란드 국가기술연구센터(VTT)와 ‘KSTAR 텅스텐 환경 장시간 플라즈마 공동연구 실행계획’을 체결했다고 27일 밝혔다.

미래 핵융합로의 실제 에너지 생산을 위해서는 초고온 플라즈마를 수백 초 이상 장시간 안정적으로 가두는 기술이 필수적이다.

플라즈마와 직접 맞닿는 내벽 부품(PFCs)에는 고온을 잘 견디는 텅스텐 소재가 활용되나 운전 과정에서 발생하는 텅스텐 불순물이 플라즈마 중심부로 유입되면 방사 손실을 일으켜 성능을 저하시키는 한계가 있었다.

이번 협력은 KSTAR의 뛰어난 장시간 플라즈마 가열·제어 역업과 함께 독일 IPP의 'AUG(ASDEX Upgrade)', 프랑스 CEA의 'WEST' 등 유럽 토카막 장치들이 축적한 텅스텐 대면 부품 운전·분석 경험을 결합하는 데 중점을 둔다.

체결된 실행계획은 서명 직후부터 5년간 유효하며 2026~2027년 KSTAR 실험 캠페인 및 고밀도 데이터 분석을 중심으로 전개된다.

주요 연구 분야는 ▲텅스텐 환경 장시간 플라즈마 운전 ▲텅스텐 불순물 제어 ▲디버터 등 장치 내부 부품 열부하 저감 ▲플라즈마 불안정 현상(ELM) 제어 ▲플라즈마 붕괴 영향 완화 ▲텅스텐 내부 부품 상태 진단 등 6개 분야다.

특히 KSTAR는 이미 설치된 텅스텐 디버터를 활용한 실험에 이어 향후 내벽 전면 타일까지 텅스텐으로 고도화하는 업그레이드를 추진하고 있어 국제공동연구 플랫폼으로서 상용 실증로(DEMO) 및 국제핵융합실험로(ITER) 운전 조건 검증에 기여할 전망이다.

오영국 원장은 “이번 유럽 기관들과의 전략적 협력을 통해 미래 핵융합로 운전에 직결되는 표준 제어 기술을 확보하고 국내 연구 역량을 한층 강화하겠다”고 밝혔다.