원자력/우주항공

차세대 초전도 핵융합로 설계 및 선행연구 본격화

발행일 : 2013 / 11 / 12

‘인공태양’으로 불리는 핵융합 발전 실험장치 분야에서 중국은 국제열핵융합실험로(ITER) 계획에 적극 나섰는데, ITER 조달 패키지 연구개발 진전은 ITER 국제협력 7개국 중의 상위수준이다. 한편 중국은 세계 최초의 완전 초전도 비원형단면 토카막 핵융합 실험장치 ‘둥팡차오환(EAST)’을 독자적으로 설계, 건설하여 운행에 성공했다.

이를 바탕으로 인류의 미래 전략적 신에너지인 제어열핵융합에너지 개발을 목표로 자기구속 핵융합 연구에 장기간 종사한 중국과학원 플라스마물리연구소(ASIPP)는 중국의 차세대 초전도 핵융합로(CFETR) 설계와 관련 선행연구에 적극 나섰으며, 향후 5-6년간 노력을 통해 핵융합실험로의 설계와 핵심부품에 대한 선행연구를 수행하고, 세계 최초로 장시간 발전이 가능한 핵융합실험로를 건설할 수 있는 능력을 보유하여 차기 5개년 발전계획의 중·후기부터 중국자기구속공정 핵융합실험로 건설을 시작할 예정이다.

중국은 30년간의 협력과 노력을 거쳐 초전도 토카막 연구를 세계 상위수준으로 향상시켰으며, 목표는 세계 최초의 핵융합반응로를 자국에서 발전시키는 것이다. ASIPP 리젠강(李建刚) 연구원은 핵융합의 최대 의미가 바로 자원이 무한하고 바닷물의 중수소를 이용하여 인류를 위해 깨끗한 에너지를 제공할 수 있으며, 인류는 바닷물의 중수소를 백억년 이상 사용할 수 있는 것이라고 지적했다.

ASIPP는 1978년 설립 이후 일반 자석 토카막 HT-6B와 HT-6M, 중국의 첫 원형단면 초전도 토카막 HT-7, 세계 첫 비원형단면 완전 초전도 토카막 EAST 등 3세대 토카막 핵융합실험장치를 잇달아 설치 및 운영하여 세계 핵융합 과학기술 발전을 위해 혁신적인 공헌을 했다.

EAST 국제고문위원회는 얼마 전에 허페이(合肥)시에서 개최된 제5차 회의에서 EAST는 미래 ITER가 부딪칠 핵심 물리와 기술문제를 시연하는 세계 유일의 장치라고 지적했다. 이는 ITER 및 미래 핵융합 발전소에 대해 거울로 삼을만한 의미를 지닌다. 예를 들면 EAST는 세계 최초로 고온초전도 전류 리드를 적용하였는데, 중국의 이 기술은 ITER의 응용에 성공하여 ITER를 위해 연간 1,000만 위안의 냉각용 전기소비를 절약할 수 있고, 또한 1억 5,000만 위안의 저온시스템 건설 투자비를 절감할 수 있다.

EAST는 현재 전반적인 성능개선 중에 있으며 2013년 말에 수행될 예정이다. 성능개선 전에 400초에 전자온도가 섭씨 2,000만도인 플라스마 방전을 실현하고, 성능개선 후에는 1,000초에 섭씨 1억도의 목표를 달성하여 성능이 100배 향상될 전망이다.

ASIPP는 3세대 토카막장치 건설과 운행 그리고 ITER 계획 동참과정에 연구자 연령구조가 합리적이고 학문분야 배합이 적절하며 막강한 성과를 거둔 물리연구와 공정기술 인력풀을 육성하여 EAST의 성능개선 운행, ITER 계획 참여와 중국의 차세대 초전도 핵융합로 선행연구를 위한 단단한 인재와 기술 기반을 마련했다.

ASIPP는 앞으로 세계 핵융합 과학의 선행과 전략적 에너지의 국가수요에 초점을 두어 국가 핵융합에너지 연구개발의 전략적 계획을 둘러싸고 중국의 차세대 초전도 핵융합로 설계와 관련 선행연구에 적극 나서는 한편, 선진국 수준의 자기구속 핵융합 연구기지로 부상할 예정이다.