[과학의 달인] 인류의 미래를 이끌 핵융합에너지…'KSTAR'가 상용화 앞당길까? / YTN 사이언스

#핵융합에너지#KSTAR#태양

■ 윤시우 / 핵융합에너지연구원 KSTAR 연구본부장

[앵커]
태양이 1초 동안 뿜어내는 에너지는 인류가 100만 년을 쓰고도 남을 정도로 막대하다고 합니다. 태양 같은 에너지원이 지구에 존재한다면 자원고갈과 환경 오염으로부터 자유로워질 수 있을 텐데요. 이 같은 꿈의 에너지를 실현하기 위해 노력하는 분이 있습니다. 오늘 (과학의 달인)에서는 한국 핵융합 에너지연구원 KSTAR 연구본부 윤시우 본부장을 만나보겠습니다. 어서 오세요.

핵융합 에너지는 핵들이 결합해 무거운 핵이 되면서 방출되는 에너지인데요. 자원이 무한하고 폭발 위험도 없기 때문에 미래의 청정에너지로 주목받고 있습니다. 이런 핵융합 에너지를 얻기 위해서 땅 위에 인공 태양을 만들고 있다고 들었는데, 그 가운데 세계에서 가장 앞서있는 곳이 바로 우리나라의 'KSTAR'라고 들었거든요. 본부장님께서 KSTAR가 어떤 장치인지 직접 설명해주시죠.

[인터뷰]
KSTAR 장치는 2007년 완공 후 10년 이상 핵융합 에너지원의 개발 가능성을 연구하고 있는 장치입니다. 말씀하신 대로 핵융합 반응이 많이 일어나기 위해선 플라스마를 어떻게 가둘까가 중요한데, 태양은 자체 중력을 이용해서 쉽게 핵융합 반응을 일으키고 있습니다. 태양은 수소원자핵들이 융합하는 핵융합 과정을 통해 빛과 열에너지를 만들어 내고 있는데요.

[앵커]
자체 중력으로 태양이 스스로 그 반응이 일어난다고 들었습니다.

[인터뷰]
그렇습니다. 굉장히 강한 압력으로 초고온 고밀도 플라스마를 만들어낼 수 있기 때문에 가능한데요. 불행히도 지구 상에는 이런 중력이 존재하지 않기 때문에 대체가 불가능하고요. 핵융합 반응은 초고온 플라스마 상태에서 일어나는데요. 고체, 액체, 기체와는 다른 제4의 물질로 불리는 플라스마는 상당히 불안정한 상태로 존재합니다. 태양은 플라스마의 불안정성을 거대한 중력으로 제어하지만, 지구의 중력으로는 이 플라스마를 가둘 수 없죠. 따라서 자기력을 이용한 핵융합로에 플라스마를 가둬서 초고온·초고압 수준으로 안정되게 유지하는 것이 핵융합로 개발을 위한 필수조건이고, 그것을 연구하는 게 KSTAR 장치라고 보시면 될 것 같습니다.

[앵커]
태양과 같은 초고온 고밀도 조건을 구현하기 위해 자기력을 이용해 핵융합로에 플라스마를 가둬서 핵융합 반응을 이끌어 내는 장치가 KSTAR다, 라고 정리하면 되겠는데요. 그런데 인공태양을 만드는 일이 말처럼 쉽지는 않을 것 같습니다. 아주 오래전부터 인류가 도전해온 과제죠?

[인터뷰]
네, 말씀하신 대로 핵융합에너지 개발은 1950년부터 인류가 약 70년 이상 연구를 진행했지만, 아직도 해결해야 할 과제들이 많습니다. 특히 인공적으로 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 플라스마가 1억℃ 이상의 높은 온도를 유지할 수 있어야 하는데, 지구상에는 1억℃를 견딜 수 있는 물질이 없죠. 그래서 이것을 안정적으로 다른 것과 상호작용하지 않고, 잘 가둘 수 있는 조건을 연구하게 되는데, 아까 말씀드린 자기장을 이용하게 되면 플라스마 속에 발생하는 하전입자들은 자기장을 따라서만 진행하는 특성이 있어, 도넛 모양처럼 자기장을 닫힌 구조로 인가하면 1억 도의 플라스마가 다른 것과 상호작용하지 않고, 장시간 가두어 둘 수 있습니다. 이런 닫힌 자기장을 활용하는 방식 중 가장 단순하면서도 효율이 높은 방식을 토카막이라고 부르며 KSTAR도 같은 방식을 이용하고 있습니다.

[앵커]
저는 사실 그동안 뉴스를 들었을 때, 도대체 어떤 물질을 썼길래 1억 도를 견뎌낼 수 있을까, 이런 생각을 했는데, 자기장을 활용해 플라스마가 벽에 직...

[YTN 사이언스 기사원문] https://science.ytn.co.kr/program/pro...