‘인공태양’ 핵융합로 핵심부품 국내 기술로 완성했다

초고온플라즈마의 뜨거운 열이 극저온의 초전도자석에 전달되는 것을 막는 장치 개발

프랑스 카다라쉬의 ITER 건설현장 모습 국가핵융합연구소 제공 2019.09.04

‘땅 위의 인공태양’ 핵융합로의 핵심 부품을 국내에서 개발하는데 성공했다. 이 부품은 핵융합에너지 국제실험로인 ‘국제핵융합실험로’(ITER) 건설현장인 프랑스 카다라쉬로 운송된다.

국가핵융합연구소 ITER한국사업단은 ITER 핵심부품인 ‘열(熱) 차폐체’를 국내 기술로 개발해 완성하고 최종 검수를 마치고 부산항을 통해 프랑스로 운송을 시작했다고 17일 밝혔다.

열 차폐체는 핵융합로에서 초고온 플라즈마가 만들어지는 진공용기와 다른 고온 구조물에서 나오는 열이 영하 269도의 극저온에서 플라즈마를 만들어 내는 초전도자석에 전달되는 것을 막아주는 장치이다. 열 차폐체는 진공용기, 저온용기 두 종류로 나뉘어지는데 전체를 조립하면 높이와 직경이 각각 25m에 이르고 무게도 900t이나 나간다. ITER 열 차폐체는 한국이 상세설계부터 제작까지 100% 책임지고 있는 부품이다.

열 차폐체 제작 현장 모습 국가핵융합연구소 제공

진공용기와 초전도자석 사이에 설치되는 ‘진공용기 열 차폐체’(VVTS)는 도넛 모양을 40도 간격으로 나눠 9개 섹터로 만들어졌다. 6번 섹터의 경우 31개의 패널로 제작돼 지난해 8월 가조립후 설계 검증과 조립 적합성을 확인했다. 높이 12m의 VVTS의 설계와 제작품간 허용오차는 2㎜에 불과한 것으로 알려졌다.

열 차폐체 패널들은 국내 기업인 SFA를 통해 제작 마지막 단계인 은도금을 진행했다. 은도금은 열 차폐체의 핵심기술로 진공용기에서 초전도자석으로 유입되는 복사열을 차단하는 역할을 한다. SFA는 대형 열 차폐체 표면에 8~10㎛(마이크로미터) 두께의 균일한 은도금을 구현했다.

이렇게 개발된 열 차폐체는 오는 10월 중순 프랑스 남부 카다라쉬의 ITER 건설현장에 도착할 예정이다.



정기정 ITER 한국사업단 토카막기술부장은 “이번에 개발한 열 차폐체는 600개의 패널과 7만 개의 볼트로 조립되는 장치로 ITER 조달품 중에서 가장 까다로운 설계와 제작조건이 요구됐던 것”이라며 “국내 협력기업과 ITER국제기구가 한 팀이 돼 여러 기술적 난관을 극복하기 위해 협력한 결과라고 할 수 있다”라고 말했다.

프랑스 공사 현장으로 가기 위해 선적된 열 차폐체 국가핵융합연구소 제공

핵융합은 태양에서처럼 가벼운 원자핵들이 융합해 무거운 원자핵으로 바뀌는 것으로 원자핵 융합과정에서 줄어든 질량이 에너지로 변환되는데 이것을 핵융합에너지라고 한다. ITET는 핵융합에너지 대량 생산 가능성을 실증하기 위해 한국, 미국, 유럽연합(EU) 등 7개국이 프랑스 카다라쉬에 건설하는 핵융합실증로로 초대형 국제협력 연구개발 프로젝트이다.

유용하 기자