소개
1970년대 중반 이라크와 이란의 전쟁과 아랍 연합국이 석유 생산량 급격히 줄였던 때가 있습니다. 기술 발전이 날이 갈수록 빨라지며 에너지 소비는 빠른 속도로 증가하는데 불현듯 '만약 석유를 다 쓰게 된다면 이 세계는 어떻게 되는 것이지?'라는 전 지구적 고민이 생겼습니다. 이런 걱정은 적은 에너지를 아껴서 효율적으로 쓰는 기술개발과 석유가 아닌 다른 방법으로 에너지를 얻을 수 있는 방법을 연구하게 된 바탕이 되었습니다.
하늘에 있는 태양은 항상 그 자리에 있고, 같은 에너지를 뿜어내고 있습니다. 태양처럼 고갈되지 않고 엄청난 위력의 에너지를 우리도 만들 수 있으면 좋겠다는 꿈이 지구에서 태양과 같은 '인공 태양'을 만들어야겠다는 기술을 꿈꾸게 되었습니다. 이미 ITER를 통해 세계 각국의 힘을 모아 인공태양을 만드는 노력을 있습니다. 한 곳에 모든 에너지를 집중하는 것도 좋을 것 같은데 세계 각국은 자기들 나라만의 고유한 인공 태양 개발도 진행하고 있습니다. 우리나라의 인공태양 프로젝트 이름은 KSTAR입니다. 이번 글에서는 KSTAR의 연혁과 지금까지의 성과 그리고 우리도 KSTAR를 개발하기 위해 열심히 노력해야 하는지를 작성해 보겠습니다.
KSTAR의 연혁
KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)은 대한민국이 진행 중인 대형 핵융합 연구 프로젝트입니다. 대한민국 핵융합 연구소(KFE, Korea Fusion Energy Research Institute)에서 운영되고 있습니다. 아래는 KSTAR의 주요 연혁을 정리했습니다.
- 1995년: 대한민국 정부가 핵융합 연구의 중요성을 인식하고, 이를 추진하기 위해 KFE(한국 핵융합 에너지 연구소)를 설립하였습니다.
- 1995년: KSTAR 프로젝트가 시작되었습니다. 이는 대한민국의 대표적인 핵융합 연구 프로젝트로서 초전도 토카막 장치를 기반으로 핵융합 기술을 연구하는 것을 목표로 하였습니다.
- 1998년: KSTAR 프로젝트의 건설이 시작되었습니다. 초전도 자석 및 플라스마 관련 장비 등이 설치되었습니다.
- 2008년: KSTAR이 처음으로 플라스마를 발생시키고 안정화하는 데 성공하였습니다. 이는 대한민국의 핵융합 연구에서 큰 성과로 평가되었습니다.
- 2016년: KSTAR은 플라즈마를 안정적으로 유지하고, 70초 이상의 장기간 플라즈마 운전에 성공하였습니다. 이는 대한민국의 핵융합 연구 역사상 큰 성과 중 하나입니다.
- 2020년: KSTAR은 세계에서 가장 긴 20분간의 핵융합 플라즈마 운전 기록을 세웠습니다. 이는 대한민국의 핵융합 연구가 세계적인 수준에 도달했음을 나타냅니다.
이러한 연혁을 통해 KSTAR은 대한민국의 핵융합 연구를 선도하는 중요한 시설로서 역할을 하고 있으며, 미래 에너지 설루션을 위한 기술적 혁신을 이끌어내고 있습니다.
KSTAR와 ITER 비교
KSTAR와 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) 둘 다 핵융합 연구를 위한 대형 실험시설로, 플라스마 물리학을 연구하고 핵융합 반응을 연구하는 데 사용됩니다. 그러나 두 시설은 목표와 규모, 운영 등에서 다소 차이가 있습니다.
KSTAR는 핵융합 기술을 연구하고 개발하는 것이 가장 중요한 목표입니다. 이를 위해 플라스마 물리학 연구, 플라즈마 안정화 및 제어, 핵융합 반응 조건 조절을 위한 기술에 노력을 기울이고 있습니다. ITER또한 이러한 기술 개발에도 많은 연구를 진행하는데 , 핵융합 발전소를 상용화하는 것을 더 큰 목표로 삼고 있습니다. ITER가 있는 프랑스만의 발전소가 아니라 전 세계의 공통된 희망을 담은 핵융합 발전소를 실제로 운영하여 사용할 수 있도록 여러 나라가 공동으로 투자하고 협력하고 있는 초대형 국제 과학 연구 프로젝트입니다. 참여하고 국가로는 유럽연합과 미국, 중국, 일본, 인도, 대한민국, 러시아 등 7개 회원국이 참여하여 공동으로 운영합니다. KSTAR가 우리나라 고유의 핵융합 기술을 연구하는데 목표가 있지만 이론적인 물리학 연구에 그치지 않도록 핵융합 실험로도 가지고 있습니다. 우리나라의 플라즈마 토카막 크기는 약 3m이며, 2024년 3월 이온온도 1억 도 초고온 환경에서 48초 운전에 성공하면서 세계 최고 수준의 운전 기록을 달성했습니다. 플라즈마 운용이란 물리학적인 기술을 연구한다는 점은 KSTAR와 ITER의 공동의 목표입니다.
KSTAR도 응용 물리에 그치지 않도록 플라즈마 토카막이 있어 실험을 할 수 있고 가속화할 수 있는 데이터를 실제로 구할 수 있도록 합니다. ITER는 전 세계가 공동으로 사용할 수 있도록 실제로 인공 태양 발전소를 만들어 쓸 수 있도록 하는데 더 큰 목표가 있습니다.
ITER가 있어도 KSTAR를 투자해야 하는 이유
ITER 프로젝트는 모든 지구를 위해 쓸 수 있는 인공 태양 발전소를 만드는 것을 목표로 삼고 있습니다. ITER는 특정한 한 나라의 소유가 아니고 공동의 꿈이고 공동의 목표인데도 불구하고 우리는 왜 KSTAR를 개발해야 하는 것일까요. 많은 인력과 꾸준하고도 대규모의 예산이 필요한 데도 말입니다. 한 나라 혹은 한 개의 기관에서만 어떤 것을 만드는 것보다는 공동의 목표를 위해 각자의 위치에서 최선을 다하는 노력은 생각보다 근사하고 빠른 결과를 만들어낼 수 있습니다. 이런 이유로, 여러 국가와 여러 기관에서 개별적으로 인공태양 즉 핵융합 연구를 계속 수행함으로 인해 발전의 속도가 더 빨라질 것으로 생각이 됩니다. 다양한 의견과 여러 가지 방식의 기술을 적용하는 것은 어디선가는 몰랐던 부분이 새로운 아이디어를 제공할 수도 있습니다. 이런 선의의 경쟁과 자극은 개별연구의 경쟁력을 강화시킬 수도 있고 실제로 인공태양 발전소를 지구의 모든 사람들이 함께 쓸 수 있는 날을 앞당길 수 있을 것입니다.
지금의 사회는 석유를 통해 많은 산업과 기술이 움직일 수 있었고, 석유를 지닌 나라들의 경쟁력은 다른 나라에서는 갖지 못한 자원이기에 70년대의 석유파동과 같은 사태가 일어날 수도 있습니다. 따라서 핵융합 기술은 에너지 분야에서의 혁신과 발전을 이끌어낼 수 있는 중요한 분야로 인식되고 있습니다. 따라서 각 국가는 자국의 핵융합 기술 연구를 통해 국가적 우위를 확보하고, 새로운 에너지 시장에서의 리더십을 선점하기 위한 노력을 기울이고 있습니다. 각 국가가 개별적으로 인공 태양을 많은 인력과 예산을 투입하는 것은 핵융합 기술의 다양성과 경쟁력 강화, 국가적 우위 확보, 그리고 기술 이전과 지식 공유를 위한 노력의 일환으로 이해할 수 있습니다. 이러한 다양한 연구와 노력은 핵융합 기술의 발전을 앞당겨 에너지의 사용에서 자유로운 시대를 앞당길 수 있을 것입니다.
결론
KSTAR 연구는 정말 중요하다고 생각합니다. 왜냐하면 그 연구가 우리에게 깨끗하고 지속 가능한 에너지 솔루션을 제공할 수 있기 때문입니다. 핵융합 기술은 에너지 생산 과정에서 온실 가스 배출이 거의 없어서 환경에도 좋고, 미래를 위한 대안으로 큰 가능성을 가지고 있습니다. 그리고 KSTAR 연구가 우리의 국가적인 우위를 강화하고, 기술력을 향상시키며, 신기술과 산업 분야를 개척하는 데에도 도움이 될 것입니다. 핵융합 기술을 선도하는 나라로서의 역할을 맡으면서, 우리의 기술력과 혁신성을 세계에 알릴 수도 있습니다. 또한, KSTAR 연구는 과학적인 이해와 지식의 확장을 촉진해. 플라즈마 물리학과 핵융합 연구는 정말 흥미로운 분야인데, 새로운 지식을 얻으면서 과학 기술의 수준을 높일 수 있습니다.