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과학기술

KSTAR 핵융합 사업

주제유형
하위주제
  • 집필 내용은 국가기록원의 공식입장과 다를 수 있습니다.
주제설명
근거
‘국가핵융합기본계획’(1995)
「핵융합에너지개발진흥법」
배경
20세기 후반에 이르러 석유를 포함한 화석 연료가 고갈됨에 따라 앞으로 에너지난이 더욱 가중될 것이라고 예측되었다. 에너지 다소비국, 에너지 자원 빈국인 우리나라에서는 에너지의 안정적 개발 및 확보가 국가 경제 및 안보에 직결되는 매우 중요한 문제였다.


핵융합에너지는 바닷물이나 담수에서 추출되는 중수소와 핵융합반응을 통하여 자연적으로 재공급이 가능한 삼중수소와 리튬을 원료로 사용하기 때문에 연료의 경제성과 안정성이 매우 높고, 고준위 폐기물이 발생하지 않는다는 장점이 있었기 때문에 화석에너지를 대체할 새로운 에너지원으로 주목받고 있었다. 우리나라는 1990년대 미국이 이 분야에 대한 연구개발에 대해 약간 주춤할 때를 역으로 이용해 이 시기에 핵융합에너지 연구개발 사업을 구체적으로 시작하게 되었다.


1995년 과학기술처는 우리나라 핵융합 연구 수준을 조기에 선진국 수준으로 제고하기 위해 국가과학기술혁신전략으로 ‘중간진입전략’을 채택하여 ‘차세대초전도핵융합연구장치(KSTAR)’ 개발을 중심으로 하는 「국가핵융합기본계획」을 수립하고 1995년 12월 국가핵융합에너지개발위원회에서 확정하였다. 이 기본 계획을 기초로 KSTSR 개발사업이 기획되고 사업의 연구 추진 체계 및 전략, 연구개발 기간, 연구예산 규모 등의 전반적인 기본 계획이 수립되었다.


1996년 1월 13일 핵융합연구개발사업단이 조직되어 KSTAR 사업이 본격적으로 시작되었다. 사업 초기에는 KSTAR 장치의 주요 개념 정의와 개념 설계 장치를 마치고, “KSTAR 장치 개념설계 검증 및 평가” 위원회 회의를 세 차례 개최하여 세계 수준의 전문가들로부터 장치에 대한 검증이 이루어졌다.


핵융합사업단은 1998년부터 KSTAR 주장치와 부대장치에 대한 공학적 설계, 제작 및 제어 기술, 정밀조립 기술, KSTAR 최적 운전기술 개발, KSTAR 기본진단계 개념설계, KSTAR 기초진단계 공학설계 및 시작품 제작, 토카막 구조 형태설계, 진공용기제작 기술개발, 플라즈마 인접벽 설계, 배기 및 연료주입 계통 설계 등에 대한 작업에 착수하였고, 2002년 핵융합 특수실험동을 건설하였다.


2005년 10월 기초(연) 부설기관으로 설립된 핵융합연구센터(National Fusion Research Center)는 핵융합에너지개발의 중추 기관이 되었다.
내용
KSTAR 장치 건설은 2007년 9월 완공되었다. 이 사업은 1995년 12월 시작하여 11년 8개월이 소요되었다. 총 사업비는 3,090원(정부 2,163억원, 기금 504억원, 민간 등 423억원)이 투자되었으며, 국가핵융합연구소를 중심으로 총 39개 기관이 참여하였다.


주요 사업 내용은 진공 상태에서 고온 플라즈마를 가두기 위한 토카막 구조물 제작·설치, 저온 냉각 환경에서 자장을 생성하여 플라즈마 위치제어를 수행하는 초전도 자석계통 제작·설치, 플라즈마 물성 측정용 진단계 및 제어계 제작·설치, 핵융합반응을 위한 가열 장치 제작·설치 및 개발 등이 있었다.


주요 사업 성과로는 우선 세계적 수준의 핵융합연구장치 건설 기술을 확보하였으며, 축적된 연구 및 산업 역량을 토대로 국제핵융합실험로(ITER)사업에 당당히 합류할 수 있게 되었다는 것을 들 수 있다. 본 사업을 통해 향후 핵융합 실증로 및 상용화로가 건설될 경우 기준서로 활용이 가능한 기술문서, 학술 논문, 특허 등 방대한 기술 자료가 확보·축적되었다. 또한 KSTAR 주요 구성품을 국내 기술로 개발하여 세계적인 기술 경제력의 입지를 강화시키는 데 일조하였다.


KSTAR가 2007년 9월 완공된 이후 2008년부터 종합시운전과 최초 플라즈마 발생 달성을 통한 초전도핵융합연구장치의 기본 운전 기술 확보 및 플라즈마 기초운전 물성진단 기술 확보를 위한 연구가 진행되었다.


2011년 KSTAR는 1MA 전류에서 12.4초간 플라즈마를 유지하였으며, 특히 H-mode에서는 0.6MA 전류에서 5.2초간 플라즈마를 유지하였다. 또한 제어코일을 이용하여 n=1 모드의 핵융합 플라즈마 경계면 불완전 현상(ELM)을 완벽하게 제어하였다.
참고자료
과학기술처, 《과학기술연감》 (1995).
과학기술부, 《과학기술연감》 (2006, 2007).
국가과학기술위원회, 《과학기술연감》 (2011).
집필자
임경순(포항공과대학교 인문사회학부 부교수)
최초 주제 집필
2014. 11. 03
최종 주제 수정
2014. 12. 01