[과학본색] '인공태양' KSTAR 10년의 의미 / YTN 사이언스

[앵커]
화제의 뉴스를 골라 과학 기자의 시선으로 분석하는 '과학 본색' 시간입니다. 스튜디오에 이동은 기자 나와 있습니다. 어서 오세요.
오늘은 어떤 이야기 나눠볼까요?
[기자]
어제였죠, '한국형 인공태양'으로 불리는 KSTAR가 실험을 시작한 지 10주년을 맞았다는 소식 전해드렸는데, 오늘은 이 KSTAR와 핵융합 기술에 대해 자세히 알아보겠습니다.
[앵커]
말씀하신 'KSTAR', 핵융합 실험 장치라고 알려져 있죠. 그런데 이게 '한국형 인공태양'으로 불린다고요?
[기자]
네, 맞습니다. 핵융합이라는 것이 간단히 말하면 태양을 본뜬 것이라고 볼 수 있데요.
태양이 강렬한 빛과 열에너지를 만들어내는데, 그 원리를 그대로 지구 상에 옮겨와서 에너지를 얻겠다는 겁니다, 이를 구현하기 위해서는 어떤 장치가 필요하겠죠? 그 장치가 바로 KSTAR인 거고요.
그래서 KSTAR를 '인공태양'이라고 부르고 있습니다.
[앵커]
태양에너지의 원리를 모방했다고 해서 인공태양이라고 말씀하신 거군요.
이 기술을 구현하는 장치가 KSTAR라고 설명해주셨는데, 핵융합 발전이라고 하면 원자력 발전과 헷갈리시는 분도 계실 것 같습니다. '핵융합' 정확히 어떤 걸 말하나요?
[기자]
'핵'이란 단어가 들어가면서 원자력과 비슷하지 않나, 생각하시는 분들이 있을 텐데, 원자력 발전이 핵분열의 원리를 이용한다면 이와는 상반되는 핵융합의 원리를 이용하는 겁니다.
태양의 원리라고 했잖아요. 태양 속에는 수소가 있고요, 이 수소의 원자핵이 태양 중심부의 고온과 고압으로 인해 융합 반응을 일으키는 겁니다, 그래서 핵융합인 거죠.
그러면 이 융합 과정에서 수소들이 서로 합쳐지면서 헬륨으로 바뀌는데, 이때 가벼운 수소가 무거운 헬륨으로 바뀌면서 에너지가 나오게 됩니다. 이걸 바로 핵융합에너지라고 말하는 거고요.
우리는 이 에너지를 KSTAR와 같은 장치를 통해 인위적으로 만들어서 활용하겠다는 거죠.
[앵커]
그래서 청정에너지라고도 부르는 거군요. 앞서 태양에너지 원리를 모방한 것이 핵융합에너지라고 말씀하셨는데, 이걸 어떻게 지구상에서 구현해낼 수 있는 건가요?
[기자]
먼저 수소의 원자핵이 융합 반응을 일으키려면 앞서 말한 것처럼 태양과 같이 아주 높은 온도와 밀도가 높은 (초고압) 상태가 돼야 합니다.
지구상에 존재하지 않는 1억도 이상의 (온도를 가진) 플라스마를 이용해서 이런 상태를 만들어내는 건데요.
이 플라스마는 고체, 액체, 기체가 아닌 제4의 물질이라고 볼 수 있는데요, 그런데 이 초고온 플라스마 상태에서는 원자핵이 자유롭게 움직이기 때문에 핵융합이 활발히 잘 일어나게 되는 겁니다.
그런데 이렇게 플라스마가 발생하면, 이 플라스마는 형태가 있는 물질이 아니기 때문에 이걸 우리가 제어할 수 있어야 하는데, 그래서 우리가 D자 모양의 초전도 자석을 만드는 겁니다.
그러면 이 자석 아주 강력한 힘을 발휘해서 주변에 자기장이 생기게 되는데 이 자기장이 플라스마를 진공 상태의 도넛 모양으로 가둬놓게 되는 겁니다.
이 안에서 플라스마를 발생시키고 높은 온도로 가열하게 되면 핵융합 반응이 일어나게 되는 거죠.
[앵커]
자, 이렇게 해서 초고온 플라스마를 발생시킬 수 있게 된다면 핵융합에너지도 얻을 수 있게 되겠군요. 이 플라스마를 가둬놓는 그릇 역할을 하는 게 그럼 KSTAR라고 볼 수 있겠네요?
[기자]
네, 맞습니다. 이 그릇 안에 진공의 용기를 만들어놓고 그 안에 플라스마를 발생시킨 뒤에 그 안에서 핵융합이 일어나도록 하는 겁니다.
이때 필요한 게 연료가 될 텐데요, 그냥 ...
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