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KSTAR

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201308.23

세계에 떠오르는 우리의 태양, KSTAR 탐구

시스템 관리자   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/kstar/36
Q. KSTAR란 무엇인가요? 

 ▲ 국가핵융합연구소에 설치된 KSTAR

 

 ‘한국에 태양’이라고 불리는 KSTAR는 Korea Superconducting Tokamak Advanced Research의 약자로 약 12년에 걸쳐 2007년 순수 국내 기술로 독자 개발에 성공한 후 본격적인 가동 단계에 들어선 초전도 핵융합 연구장치 입니다. 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 만들어 향후 핵융합 발전이 가능하도록 연구하는 장치이지요. KSTAR는  도넛모양의 진공용기를 초전도 자석으로 둘러싼 토카막형 핵융합장치로 지름 약 9m, 높이 약 9m의 크기의 국내에서 가장 큰 연구장치입니다. KSTAR가 자리하고 있는 국가핵융합연구소의 주장치실은 축구장 크기 만한 공간으로 이곳의 모든 콘크리트 벽의 두께는 무려 1.5m나 되는 입니다. KSTAR가 있는 핵융합 동을 건설하기 위해 쓰인 콘크리트 양만 무려 아파트 1,000가구를 지을 분량이라고 하는데 그 규모와 견고함이 짐작되시나요?

 

Q. KSATR가 무슨 역할을 하는 거죠?

핵융합의 원리는 수소같이 가벼운 원자핵이 합쳐져 헬륨처럼 무거운 물질로 변환될 때 손실되며 발생하는 에너지를 얻어내는 것입니다. 태양에서는 저절로 이런 핵융합 반응이 일어나지만, 지구에서 이런 핵융합 반응이 일어나기 위해 여러 가지 주변 환경이 조성되어야 합니다. 이처럼 지구에서 태양과 같은 핵융합 반응이 일어날 수 있는 환경이 되는 것이 KSTAR와 같은 핵융합장치입니다.

 

KSTAR가 인공태양이라 불리는 이유가 여기에 있습니다. 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 만들 수 있는 장치이기 때문이죠. 핵융합 반응을 위해서는 1억도 이상의 초고온의 플라즈마 상태, 즉 이온화된 기체인 물질의 네번째 상태가 되어야 하는데, 바로 우주나 태양이 모두 이런 플라즈마 상태입니다. 태양의 중심보다 더 뜨거운 초고온의 플라즈마를 가둘 수 있는 방법은 자기장으로 그물을 만들어 그 안에서 나오지 못하도록 만드는 것입니다.

 

KSTAR처럼 저항이 없는 초전도 자석을 이용해서 강력한 자기장 그물을 만들면 초고온의 플라즈마라 해도 진공 용기 내부에서 벽면에 닿지 않고 공중에 떠 있기 때문에 핵융합 반응을 지속하도록 가두어 둘 수가 있어요. 수소 기체를 플라즈마로 만들고 가열하는데는 전자렌지의 원리와 같은 마이크로파나 중성입자빔 등을 이용한 가열장치를 이용합니다.


▲ 초고온의 플라즈마가 만들어지는 KSTAR 진공용기 내부

 

Q. KSTAR를 개발하는 이유는 무엇인가요?

핵융합에너지는 에너지 부족 문제와 화석에너지 남용으로 인한 기후 변화 문제를 해결할 수 있는 미래 녹색 에너지원으로 가장 주목받고 있습니다. 특히 우리나라 같은 에너지 빈국은 새로운 에너지원을 개발하고 에너지 기술을 갖는 것이 국력을 키우고 미래 성장 동력을 만드는 가장 큰 힘이 됩니다. 그래서 우리나라도 핵융합에너지 개발을 위해 KSTAR를 개발하게 된 것입니다. KSTAR 건설 사업을 시작한 1995년만 해도 우리나라는 핵융합 연구의 후발주자에 불과했지만, 약 12년에 걸쳐 순수 우리 기술로 KSTAR를 개발하는 성공하고 본격적인 가동 단계에 들어간 지금은 국제적으로 알아주는 핵융합 주도국이 되었습니다.

 

Q. KSTAR 개발을 위해 어떤 일들을 해왔나요? 

우리나라는 KSTAR 건설을 통해 세계 최고 성능의 초전도자석 제작기술 등 핵융합 관련 10대 원천기술을 확보할 수 있었으며, 이는 핵융합연구의 후발주자였던 우리나라를 핵융합 주도국 반열에 올려놓았습니다. 특히 KSTAR 건설에 참여한 70여 개 산업체들은 KSTAR 건설 과정에서 얻은 노하우를 바탕으로 ITER 사업의 국내 조달품목 제작과 ITER 국제기구에 발주하는 사업에 참여하고 있습니다.

 

Q. KSTAR 개발 및 핵융합연구가 필요한 이유는 무엇인가요?

핵융합은 바닷물에 많이 포함되어 있는 중수소와 리튬을 활용한 에너지로 자원이 풍부하고, 환경 오염이 없습니다. 따라서 에너지 수입의존도가 97%가 넘는 우리나라의 경우 반드시 핵융합에너지 상용화에 앞장서야 미래 에너지 기술의 보유국으로 성장할 수 있습니다. 핵융합에너지를 얻기 위한 많은 선진국들의 노력이 계속 되고 있는 지금 우리나라도 KSTAR를 비롯한 핵융합 연구에 지속적인 노력이 필요합니다.

 

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