'인공태양' 기술로 불리는 핵융합에너지 상용화 연구를 위해 국내 순수 기술로 제작·구축된 초전도핵융합연구장치(KSTAR)가 세계적 수준의 '핵융합 물리 연구장치'로 거듭난다.

KSTAR를 핵융합 연구에 활용하는 데 그치지 않고, 향후 국제핵융합실험로(ITER) 운영과 상용 핵융합로 개발에 쓰일 수 있는 차별화된 핵물리 연구장치로 만들어 가겠다는 전략이다.

국가핵융합연구소는 오는 2017년까지 2차원 첨단 전자영상 진단장치(ECEI)와 2차원 마이크로파 반사계영상 진단장치(MIR)를 개발, KSTAR에 설치해 핵융합 물리 연구장치로 활용할 계획이다.

ECEI는 KSTAR와 같은 고온의 핵융합 플라즈마 장치 내부의 온도 분포를 공간과 시간 2차원으로 측정하는 첨단 플라즈마 온도 진단장치다. MIR는 핵융합 플라즈마 내부의 반사현상을 이용해 전자의 밀도를 2차원으로 측정하는 플라즈마 밀도 진단장치다.

두 진단장치는 불안정성이 큰 핵융합 플라즈마의 안정적 생성과 유지에 핵심인 플라즈마 온도와 밀도를 측정하는 것이다.

핵융합연은 진단장치 개발을 통해 다양한 환경 변화에 따라 발생하는 플라즈마 난류현상을 제어함으로써, KSTAR를 안정적으로 운영할 수 있는 틀을 갖춘다는 계획이다.

플라즈마 난류는 핵융합 플라즈마의 물리적 특성이 바뀌면서 생기는 현상으로, 핵융합에너지를 상용화하려면 그 원리를 파악하는 게 과제다.

이 같은 핵융합 물리 연구장치 개발에 미국 에너지부(DOE)가 상당한 관심을 표시해옴에 따라 핵융합연은 올해부터 80억원의 연구비를 지원받아 공동연구를 진행하기로 했다. 현재 중국과학원은 KSTAR와 유사한 핵융합연구장치인 이스트(EAST)에 온도와 밀도 진단장치를 설치했지만, 관련 이미지를 얻지 못한 것으로 알려졌다.

이와 함께 핵융합연은 핵융합에너지 상용화의 핵심과제인 디버터(플라즈마 내부에서 생기는 불순물을 제거하는 장치) 연구를 위한 특수진단 시스템을 개발할 계획이다.

김기만 핵융합연 소장은 "두 진단장치가 설치되면 핵융합 플라즈마의 불안전성과 관련된 물리적 현상을 규명할 수 있는 정확하고 신뢰도 높은 데이터를 얻을 수 있게 돼 핵융합에너지 상용화의 최대 관건인 플라즈마의 안정적 생성과 유지 등에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.