한·미 공동연구로 핵융합 상용화 핵심기술 확보

과학기술정보통신부는 한국의 인공 태양 'KSTAR'를 활용한 한·미 공동연구를 통해 핵융합에너지 상용화의 핵심 난제 중 하나인 플라즈마 운전 안정성 향상을 위한 핵심기술을 확보했다고 6일 밝혔다.

이번 연구는 한국핵융합에너지연구원(KFE)과 미국 프린스턴플라즈마물리연구소(PPPL)의 공동연구로 수행됐으며 그 성과는 국제 핵융합 분야 학술지 'Nuclear Fusion' 8월호(Vol. 65)에 게재됐다.

이번 연구는 초고온 플라즈마 운전 중 붕소(Boron) 분말을 실시간 주입해 핵융합 장치 내벽에서 방출되는 텅스텐 불순물의 생성을 효과적으로 억제할 수 있음을 세계 최초로 관측한 것이 핵심이다.

KSTAR는 지난 2023년 내부 핵심 부품인 디버터(diverter)를 텅스텐 소재로 교체한 바 있으며 국제핵융합실험로 ITER도 동일한 소재 적용을 추진하고 있다. 

하지만 텅스텐이 고온 플라즈마에 유입될 경우 플라즈마의 품질과 장치의 안정성을 저하시킬 수 있어 국제적으로 제어기술 확보가 중요한 과제로 간주돼 왔다.

과기정통부 관계자는 "이번 연구를 통해 플라즈마 운전 중 장치 정지 없이 실시간으로 내벽 상태를 제어할 수 있는 기술이 가능함을 입증했다"며 "이는 실시간 플라즈마-내벽 상호작용 제어 기술의 획기적인 진전"이라고 평가했다.

한·미 연구진은 지난 2010년 체결된 '한·미 핵융합 연구 협력 시행약정'을 기반으로 토카막 물리, 플라즈마 제어 등 다양한 분야에서 협력을 이어오고 있다. 

정택렬 과기정통부 공공융합연구정책관은 "정부는 KSTAR 등 국내 인프라를 활용해 지속적인 실험 성과를 확보하고, 이러한 성과들이 핵융합에너지 실현의 가속화와 연구 주도권 확보로 이어질 수 있도록 적극 지원할 계획"이라고 말했다.