한국과 미국이 '한국 인공태양'으로 불리는 초전도핵융합연구장치(KSTAR) 활용 공동연구를 통해 핵융합 에너지 상용화에 필요한 플라스마 운전 안정성을 키울 핵심 기술을 확보했다.

과학기술정보통신부는 한국핵융합에너지연구원과 미국 프린스턴플라스마물리연구소가 공동연구를 통해 붕소 분말을 주입하면 핵융합로 내벽에서 나오는 텅스텐 불순물이 줄어드는 현상을 발견했으며, 노심 플라스마를 더욱 안정적으로 제어할 수 있는 가능성을 확인했다고 6일 밝혔다.

핵융합 장치 내벽은 1억도 이상 초고온 플라스마에 직접 노출되기 때문에 열에 강한 텅스텐이 차세대 내벽 소재로 주목받는다.

KSTAR는 2023년 내부 핵심 부품 '디버터'를 텅스텐 소재로 교체했고, 국제핵융합실험로(ITER)도 텅스텐 내벽 적용을 추진 중이다.

다만 고온 플라스마 운전 중 텅스텐 입자가 플라스마에 유입되면 장치 안정성과 플라스마 성능에 영향을 줄 수 있어 이를 제어하는 게 과제였다.

연구팀은 붕소 분말을 초고온 플라스마에 실시간으로 주입하면 운전을 멈추지 않고도 내벽 상태를 능동적으로 제어할 수 있는 것을 확인했다.

이는 플라스마와 내벽 간 상호작용을 제어하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

정택렬 과학기술정보통신부 공공융합연구정책관은 "이번 연구는 그간의 축적된 협력과 신뢰를 바탕으로 핵융합의 핵심기술을 도출한 사례"라며 "KSTAR와 같은 국내 인프라를 활용해 실험 성과를 지속해 확보하고, 이러한 성과들이 핵융합에너지 실현 가속화와 향후 핵융합 연구의 주도적 역할을 위한 핵심기술 확보로 이어질 수 있도록 적극 지원하겠다"고 말했다.

연구 결과는 지난달 25일 국제학술지 '핵융합'에 실렸다.