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태양은 중심에서 핵융합 반응을 통해 에너지를 만들어내요. 플라스마* 상태인 수소 원자핵 4개가 합쳐져 헬륨을 만드는 반응이지요. 이때 만들어진 헬륨은 수소 원자핵 4개 질량의 합보다 조금 작은데, 이 차이만큼 에너지가 방출된답니다. 과학자들은 이런 태양의 핵융합 반응을 지구에서 실현시켜 에너지를 생산하려고 해요. 이른바 ‘인공태양’이라고 부르는 기술이지요.

지난 2월, 국가핵융합연구소 초전도핵융합연구장치(KSTAR)는 플라스마 이온온도를 1억℃까지 끌어올리고 1.5초 동안 유지하는 데 성공하며 인공태양에 한걸음 더 다가갔어요. 플라스마 이온온도 1억℃는 핵융합 발전을 위한 최적의 온도로 꼽혀요. 태양의 온도는 1500만℃에 불과하지만, 지구는 태양보다 중력이 훨씬 작아 핵융합 반응이 일어나려면 1억℃ 이상이 필요하지요.

KSTAR는 초전도 자석의 자기장으로 플라스마를 진공 공간에 가두는 ‘토카막’ 장치를 이용해요. 플라스마 이온온도를 1억℃까지 올린 토카막 핵융합연구장치는 KSTAR가 최초지요. 작년 11월, 중국 과학원 플라스마 물리연구소 ‘이스트(EAST)’에서 1억℃를 실현했다고 발표했지만, 이는 플라스마 전자의 온도를 측정한 결과였어요. 핵융합 반응은 이온간 융합으로 에너지가 만들어지기 때문에 플라스마 전자온도가 아닌 이온온도를 1억℃까지 높이는 게 중요하거든요. KSTAR는 올해 플라스마 중심부를 가열하는 ‘중성입자빔가열장치’를 하나 더 추가해 플라스마 이온온도 1억℃를 10초 이상 유지하는 것을 목표로 연구할 계획이랍니다.

*플라스마 : 원자가 이온핵과 자유전자로 분리된 상태로 물질의 4번째 상태다.