우리나라를 ‘인공태양’ 시대로 이끌 차세대초전도핵융합장치 ‘KSTAR’가 8월 완공된다.



핵융합연구센터(소장 신재인)가 1995년부터 수행하고 있는 ‘KSTAR’ 사업은 국제핵융합실험로(ITER)의 25분의 1 규모로 초전도 자석을 사용하는 토카막 방식의 핵융합 연구장치다.



특히 지난 1월 11일엔 지름 9.5ｍ, 높이 6ｍ, 무게 60t의 외장 덮개에 해당하는 대형 저온용기를 조립하는 상량식을 가져 핵융합 장치 건설에 필요한 핵심 기술을 독자적으로 확보하는 계기를 마련했다.



이 저온용기는 KSTAR의 핵심 부품으로 초전도 자석 시스템의 운전 온도인 영하 269℃의 냉각상태를 유지하는 데 쓰인다.



총 3천90억원이 투입되는 KSTAR 사업은 기술적인 면에서 다른 핵융합로와 차이가 있다. 세계에서 유례가 없는 초전도 토카막 형태로 개발됐기 때문이다.



토카막 방식의 핵융합로는 기체상태의 수소를 플라즈마 형태로 바꿔 진공용기 속에서 1억℃가 넘는 고온을 발생시켜 수소 핵 사이에서 융합이 일어나게 하는 원리를 적용한 것이다.



이 기술은 EUㆍ미국ㆍ일본 등 선진 7개국이 공동으로 참여해 프랑스에서 건설하고 있는 국제핵융합실험로(ITER) 사업에 그대로 적용될 계획이어서 우리 핵융합 기술의 우수성을 알리는 데도 도움이 된다.



현재 초전도를 이용해 핵융합로를 만드는 기술은 세계에서 한국이 제일 앞선 상태로 미국ㆍ일본 등 선진국들이 우리나라와 공동으로 연구개발을 수행하고 있다. 지난 10년 동안 국내외에서 취득한 관련기술 특허만도 200개가 넘는다.



KSTAR는 8월부터 10개월 간 종합 시운전을 거쳐 2008년 6월부터 핵융합 발전을 실현하기 위한 다양한 실험을 수행한다. 이렇게 되면 우리나라는 설계에서 제작까지 핵융합로의 전 과정을 순수 우리 기술로 개발해 운영하는 국가의 대열에 오르게 된다.



연구센타는 KSTAR가 8월 완공되면 2010년까지 핵융합장치에 대한 개별 및 종합 시운전을 완료해 기본 운전기술을 확보할 방침이다. 이어 2011년부터 5년동안은 국제공동연구 협력을 통한 장시간 운전기술 개발에 초점을 맞추고 2016년∼2920년 엔 실시간 플라즈마 제어기술 개발과 한국형 핵융합실증로 건설을 위한 기반기술 확보에 역점을 둘 계획이다.



그리고 2021년부터 5년 동안은 핵융합실증로 시뮬레이터 기술개발에 집중해 ITER 가동 전 가장 진보적인 핵융합 기술을 확보한다는 게 최종 목표다.



이밖에 한ㆍ미, 한ㆍ일, 한ㆍEU 협약을 통해 KSTAR 진단, 가열장치에 대한 공동 개발계획을 수립해 시행하고 국제공동연구시설 운영을 통한 외국투자를 적극 유치할 예정이다.



국가핵융합연구개발 사업의 하나로 1995년 12월 시작된 KSTAR는 2006년까지 진공ㆍ저온용기, 초전도자석 제작ㆍ조립 등 주요 부품의 제작ㆍ설치를 완료했으며 현재의 공정률은 98% 수준이다.



신재인 소장은 “핵융합은 우리나라가 에너지 강국으로 발돋움하는 데 초석이 되는 기술”이라며 “KSTAR 운전으로 얻을 수 있는 원천ㆍ파생기술의 실용화를 통해 신산업 창출이 가능할 것”으로 전망했다.



핵융합은 또 초전도, 초진공, 초단파, 아연 빔 기술 등이 두루 적용되는 분야로 미래 한국 과학기술의 기초가 되고 특히 중성 입자빔을 이용한 반도체 제조장비 실용화로 13조 규모의 세계 시장 선점효과도 얻을 수 있다는 것이다.



관련 전문가들은 국내 최대 규모의 연구장치인 KSTAR에서 성공적인 연구결과를 얻으면 2040년께 핵융합발전소를 건설해 실생활에 적용할 수 있을 것으로 전망한다. 아울러 현재 선진국의 65% 수준에 지나지 않는 우리나라 핵융합 기술을 7년 안에 87%까지 끌어올려 핵융합 기술강국으로 떠오를 것으로 기대하고 있다.