핵융합연, ITER 블랑켓 차폐블록 초도품 완성

초고온 플라즈마로부터 핵융합로 보호…2025년까지 220개 제작 [아이뉴스24 최상국 기자] 1억도 이상의 초고온 플라즈마와 중성자로부터 핵융합로를 보호할 ‘방패’에 해당하는 국제핵융합실험로(ITER) ‘블랑켓 차폐블록’의 초도품이 완성됐다.

국가핵융합연구소(소장 유석재)는 핵융합에너지 개발을 위한 국제 공동 연구개발 프로젝트인 국제핵융합실험로(ITER) 건설을 위해 우리나라에서 담당하고 있는 핵심품목 중 하나인 블랑켓 차폐블록(ITER Blanket Shield Block)의 첫 번 째 완성품이 제작 완료됐다고 7일 밝혔다.

ITER한국사업단 블랑켓기술팀 (왼쪽부터) 김사웅 팀장, 정시군 연구원, 박병일 연구원 [핵융합연 제공]

‘ITER 블랑켓 차폐블록’은 초고온 플라즈마 및 핵융합 반응의 결과물인 중성자로부터 ITER 주요장치를 보호하는 차폐 구조물로, 플라즈마가 만들어지는 진공용기 내벽을 둘러싸도록 퍼즐처럼 연결·설치된다. ITER에는 총 440개의 블랑켓 차폐블록이 설치될 예정으로, 우리나라는 이 중 220개의 조달을 담당하고 있다.

ITER한국사업단은 "이엠코리아, 비츠로테크 등 협력기업과 함께 블랑켓 차폐블록 제작에 필요한 설계, 제작, 시험 등 모든 과정에 대한 기술적 이슈를 해결해 ITER국제기구에서 요구하는 품질 기준을 충족했으며 2025년까지 우리나라가 맡은 물량을 성공적으로 완료할 수 있도록 양산시스템을 구축했다"고 밝혔다.

국내 연구진들은 극한 환경을 견딜 수 있는 블랑켓 차폐블록 제작을 위해 ITER에서 선정한 특수 스테인리스 스틸을 개발했으며, 차폐블록의 안쪽은 플라즈마 형상을 고려하고, 바깥쪽은 진공용기에 밀착할 수 있도록 모든 코일과 배관을 고려해 복잡한 형상의 제작 설계를 완성했다.

제작 단계에서는 대형의 난삭(難削) 재료를 복잡한 형상으로 정교하게 가공할 수 있는 기술을 개발했다. 높이 1미터, 폭 1.4미터, 두께 0.4미터 정도의 차폐블록에는 냉각수 통로를 만들기 위해 무려 220회 가량의 드릴링이 필요한데 특히 단 한 번의 드릴링 만으로 1.4미터 폭을 한 치의 오차도 없이 관통시켜야 한다.

연구진들은 수많은 시행착오 끝에 최적의 가공법을 개발했으며, 비파괴검사와 초대형 고온헬륨누설시험 설비를 이용해 실제 ITER 운전 환경과 유사한 조건에서 성능 테스트를 마쳤다고 밝혔다.

정기정 ITER한국사업단장은 “국내 산업체와 협력해 여러 기술적 한계를 극복한 끝에 ITER 블랑켓 차폐블록의 개발에 성공할 수 있었다”며, “앞으로도 ITER 조달품 개발을 통해 미래 핵융합 상용화 기술 확보와 국내 산업체의 역량 강화에 기여할 수 있도록 노력하겠다.”고 밝혔다.