국제학술회의 ‘KSTAR 컨퍼런스 2015’ 개막…27일까지
역대 최장시간 ‘H-모드’ 달성 등 약 220여 편 논문발표
핵융합국제학술회의 ‘KSTAR 컨퍼런스 2015’가 25일부터 27일까지 3일간의 일정으로 대전에서 열리고 있다.
2007년 시작돼 올해로 8번째를 맞이하는 ‘KSTAR 컨퍼런스’는 미래창조과학부(장관 최양희)와 국가핵융합연구소(소장 김기만)가 주최하는 핵융합 분야의 국내 최대 규모 국제학술회의이다.
이에 국내 유일의 초전도토카막장치(KSTAR)의 이름에서 그 명칭이 비롯됐으며 이번 행사에는 미국, 일본, 중국, 프랑스 등 해외 10여 개국 및 국내 대학과 연구소 등에서 핵융합연구자 약 300여명이 참가하여 핵융합 연구개발 성과를 교류하고 협력방안 등이 논의되고 있다.
올해 컨퍼런스는 핵융합 연구 분야별 구두발표와 연구성과 포스터 발표 및 다양한 국제협력 회의가 진행된다. 주요 구두발표 주제는 ▲KSTAR 플라즈마 실험 및 공동연구 ▲초전도 토카막장치 운전 및 성능향상 ▲ITER 및 핵융합실증로 기술 ▲플라즈마 응용 및 핵융합 파생기술 ▲이론 및 시뮬레이션 등이다.
세계적 핵융합 석학인 리차드 피츠 박사(Richard Pitts, ITER국제기구)와 프랭크 쳉 박사(Frank Cheng, 대만 성공대)를 비롯해 국제적으로 우수 연구 성과를 인정받고 있는 박현거 울산과기대 교수, 함택수 서울대 교수 등의 연구성과 발표 등 약 220여 편의 논문발표가 진행된다.
아울러 한․일 가열워크숍, ITER 비조달 기술 워크숍 및 핵융합기초연구개발세미나 등 분야별 소규모 회의도 병행해 열린다.
특히 이번에 발표되는 ‘2014년도 KSTAR 연구성과’는 세계 핵융합계에 의미있는 성과를 포함하고 있어 국내외 핵융합 연구자들의 관심을 받고 있다.
KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)는 1995년부터 2007년까지 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발된 우리나라 초전도 핵융합장치로 2008년 최초 플라즈마 발생에 성공했다.
또 ITER 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치이며 국제 핵융합 공동 연구장치의 핵심으로 주목받고 있으며, 매년 핵융합 상용화 기술 개발을 위한 핵융합 플라즈마 실험을 수행하고 있다.
최근 KSTAR는 플라즈마 제어기술의 고도화를 통해 효과적인 핵융합 연구를 위한 최적의 운전 환경인 ‘H-모드’의 유지시간을 45초(플라즈마 전류 0.6MA)를 달성했다.
이는 역대 핵융합 장치 운전 결과 중에서 세계 최장 기록으로, 핵융합 상용화에 필요한 장시간 플라즈마 운전 기술 확보에 있어 KSTAR가 선도적인 역할을 할 것으로 기대할 수 있다.
H-모드(High-confinement Mode)는 토카막(Tokamak)형 핵융합장치를 운전할 때 특정 조건 하에서 플라즈마를 가두는 성능이 약 2배로 증가하는 현상으로 1982년 독일의 ASDEX 장치에서 처음 측정돼 알려졌다.
초전도 핵융합장치 중에서는 KSTAR가 2010년 최초로 H-모드를 달성했으며, H-모드는 핵융합 장치의 우수한 운전 성능을 대표하는 것으로 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) 장치 역시 H-모드를 기본 운전 모드로 계획하고 있다.
한편 핵융합 플라즈마의 성능을 높이고 불안정성을 제어하는데 중요한 요소인 자기장의 정밀도가 여타의 핵융합 장치보다 KSTAR(10-5)가 10배 정도 정밀하다는 것을 확인했다.
이로써 KSTAR는 핵융합 상용화 기술 확보에 필수적인 3차원 자기장의 플라즈마 영향 연구 분야에서 세계적으로 독보적인 입지를 가질 것으로 기대를 모으고 있다.
김기만 핵융합연구소 소장은 “핵융합에너지는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응과정에서 나오는 에너지로 지구에서 인공적으로 핵융합반응을 만들어 미래에너지원으로 활용할 수 있도록 핵융합발전소 건설을 위한 연구가 진행되고 있다”며 “연료가 거의 무한한 대용량에너지원이자 온실가스와 고준위방사성폐기물 등의 발생이나 사고의 위험이 없는 안전에너지로 주목받고 있다”고 설명했다.
그러면서 김 소장은 “KSTAR 컨퍼런스를 통해 KSTAR가 세계 핵융합 연구의 주도 장치로 자리매김하고 있다”고 강조하며 “세계 에너지 3중고를 극복하고 깨끗하고 안전한 에너지를 확보‘하는 방안 중 하나인 핵융합에너지 개발에 성공할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.
☞ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor)=미래 대용량 청정에너지원인 핵융합에너지의 상용화 가능성을 실증하기 위해 한국, 미국, EU 등 핵융합선진 7개국이 공동으로 개발․건설하는 초대형 국제협력 R&D 프로젝트로서 핵융합반응을 통한 500MW급의 열출력을 발생하는 장치를 개발하여 전기생산의 가능성을 실증하기 위한 국제
☞토카막 (Tokamak)=태양처럼 핵융합 반응이 일어나도록 인공적인 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 자기 밀폐형 핵융합 장치로 러시아에서 처음 개발되었으며, 현재 작동중이거나 새로 짓는 실험용 핵융합로는 대부분 토카막 방식을 채택하고 있음
☞3차원 플라즈마 자기장영향 연구=기존 2차원 중심으로 진행된 자기장 연구가 최근 플라즈마의 불안정성 등과 관련해 3차원 자기장 연구가 필수적임. 토카막 경계 영역의 불안전성인 ELM(Edge Localized Mode)의 효율적인 제어 방법으로는 3차원 자장의 인가로 경계영역의 압력분포를 조절을 통해 억제하는 연구가 진행 중 임