초고온플라즈마의 뜨거운 열이 극저온의 초전도자석에 전달되는 것을 막는 장치 개발

‘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.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.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 edmondy@seoul.co.kr