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중국 "인공태양 1억2000만도 101초 유지 성공"...앞선 한국 기록과 단순 비교는 어려워

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중국 "인공태양 1억2000만도 101초 유지 성공"...앞선 한국 기록과 단순 비교는 어려워

2021.06.01 00:00
국과학원(CAS)의 핵융합실험로인 ‘실험용고성능초전도토카막(EAST)’. - 중국과학원 제공
중국과학원(CAS)의 핵융합실험로인 ‘실험용고성능초전도토카막(EAST)’. - 중국과학원 제공

중국이 자국의 핵융합실험로를 이용해 1억 2000만 도의 플라즈마를 101초간 유지하는 데 성공했다. 핵융합에너지를 2050년대 상용화하겠다는 중국의 목표에 한 걸음 다가간 결과다.

 

1일 중국 관영매체 글로벌타임스 등에 따르면 중국과학원 플라즈마물리연구소(ASIPP)는 ‘실험용고성능초전도토카막(EAST)’를 이용해 플라즈마 온도를 101초 동안 1억 2000만 도로 유지하는 데 성공했다. EAST를 이용해 플라즈마를 1억 6000만 도로 가열해 20초 동안 유지하는 데도 성공했다고 밝혔다.

 

핵융합로는 무한에 가까운 태양에너지의 근원인 핵융합 반응을 인공적으로 일으키는 장치다. 핵융합에너지는 여기서 나오는 열에너지로 전력을 생산한다. 핵융합로가 ‘인공태양’으로 불리는 이유다. 플라즈마는 고온과 고압으로 원자의 원자핵과 전자가 분리된 상태다. 토카막은 자기장을 이용해 도넛 모양의 진공용기에 입자를 가두고 온도를 높여 플라즈마 상태로 만든 뒤 핵융합 반응을 유도하는 장치다.

 

1억 도 이상의 플라즈마 온도를 달성하는 것은 핵융합을 활용하기 위한 핵심 과제 중 하나다. 태양은 중력이 입자를 가둬 1500만 도에서도 핵융합 반응이 잘 일어나지만 핵융합로는 입자 수를 늘리기 어렵다. 대신 열로 운동에너지를 높여 충돌 확률을 높인다.

 

송윤타오 ASIPP 소장은 중국 CGTN과 인터뷰에서 “이번 실험 성공은 중국이 자체 핵융합 에너지 발전소를 건설할 수 있는 토대를 마련했다”고 말했다. EAST는 2018년 플라즈마 온도를 1억 도까지 높인 바 있다고 발표하기도 했다.

 

중국은 한국이 핵융합 분야에서 지난해 거둔 성과와 이번 결과를 비교하기도 했다. 한국도 한국핵융합에너지연구원이 지난해 11월 토카막 방식의 한국형초전도핵융합장치(KSTAR)를 이용해 1억 도의 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속으로 발생시키는 데 성공하는 등 중국과 토카막 핵융합 장치 개발에서 경쟁하고 있다. 글로벌타임스도 “한국은 2020년 말 20초 동안 1억 도에 도달했다”고 소개하며 비교 선상에 놨다.

 

윤시우 핵융합연 KSTAR 연구본부장은 이에 대해 “좋은 결과를 낸 연구는 맞다”면서도 “단순 비교하기에는 무리가 있다”고 설명했다. 중국은 플라즈마에서 전자를 가열하는 것을 주로 하는데 이번에도 전자를 가열해 낸 성과로 보인다는 분석이다. 핵융합 반응을 만들려면 이온을 가열해야 하는데 중국은 이온 대신 전자를 가열하는 쪽에 집중하고 있다. 2018년에 발표한 결과도 전자를 가열해 얻은 결과다.

 

한국의 KSTAR는 핵융합에 실제로 활용되는 이온을 가열해 얻은 성과다. 윤 본부장은 “핵융합은 이온이 하는 만큼 이온온도를 1억 도 이상 올리는게 중요하다”며 “중국도 KSTAR처럼 이온 온도를 높이는 중성입자빔 가열장치를 갖고 있지만 아직 제 성능을 내지 못하는 상황”이라고 말했다.

 

전자 온도를 높이는 것이 의미가 없지는 않다. 전자 온도가 오르면 플라즈마 내부에 전류가 쉽게 흐를 수 있어 장시간 운전에 유리하다. 윤 본부장은 “전자 가열은 장시간 운전에 유리하고 이온가열을 핵융합을 최적화하는 데 유리하다”며 “관점이 다른 만큼 두 국가가 핵융합 연구에서 성과를 내고 있다고 보면 된다”고 말했다.

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