한국핵융합에너지연구원은 27일부터 한국형 인공태양 '케이스타'(KSTAR)의 2025년 플라스마 실험에 돌입했다고 밝혔다.

케이스타는 땅 위에서 태양과 같은 핵융합 반응을 일으켜 에너지를 생산하는, 국내 기술로 개발된 초전도 핵융합연구장치다.

핵융합 에너지를 실현하기 위해서는 고체·액체·기체를 넘어선 제4의 상태인 초고온 플라스마를 장시간 안정적으로 유지할 수 있는 기술이 관건이다.

핵융합연은 2023년 고성능 플라스마 운전을 위한 케이스타의 핵심 장치인 디버터의 소재를 텅스텐으로 교체한 뒤 텅스텐 환경에서 플라스마 운전 역량을 강화하는 연구를 이어오고 있다.

디버터는 플라스마에서 발생하는 강한 열로부터 진공 용기를 보호하기 위한 장치다.

열에 강한 특성 덕분에 핵융합로 내벽 소재로 적합하지만 운전 과정에서 발생하는 텅스텐 불순물이 플라스마의 성능을 떨어뜨리는 문제가 있다.

우리나라를 포함한 7개국이 국제 공동으로 건설 중인 '국제핵융합실험로'(ITER)와 미래 핵융합로의 내벽 소재로 텅스텐이 사용될 예정이어서 텅스텐 불순물 제어는 국제 핵융합 연구계에서 중요한 과제 중 하나이다.

연구원은 올해 실험에서 텅스텐 환경에서도 안정적으로 플라스마를 운전할 수 있는 고성능 플라스마 운전 시나리오를 개발하는 데 집중할 계획이다.

특히 인공지능(AI)과 머신러닝을 활용한 실시간 제어 기술을 통해 플라스마의 변화를 신속하게 감지하고 대응하는 방안을 검증할 예정이다.

실험은 12월까지 진행되며, 한 달간의 장치 정비 기간을 거쳐 내년 2월부터 곧바로 '2026년도 플라스마 실험'을 시작한다.

이번엔 케이스타 디버터뿐만 아니라 내벽 전면을 텅스텐 타일로 교체할 방침이다.

오영국 핵융합연 원장은 "최근 전 세계적으로 핵융합에너지 상용화를 앞당기려는 노력이 활발해지는 가운데 케이스타도 미래 핵융합로 운전에 직접 활용될 기술 확보에 속도를 내고 있다"며 "국제 공동연구와 AI 등 최신 기술의 적용을 통해 핵융합에너지 조기 실현에 기여하겠다"고 말했다.