ITER 공급하는 국산 '블랑켓 차폐블록' 초도품 첫 생산

2020.08.07 15:04
국제핵융합실험로(ITER)에 한국이 공급하는 부품인 ′블랑켓 차폐블록′의 첫 완성품 모습이다. 국가핵융합연구소 제공
국제핵융합실험로(ITER)에 한국이 공급하는 부품인 '블랑켓 차폐블록'의 첫 완성품 모습이다. 국가핵융합연구소 제공

땅 위의 인공태양을 실현하기 위해 국제 공동으로 추진하는 ‘국제핵융합실험로(ITER)’에 한국이 공급하는 부품인 ‘블랑켓 차폐블록’의 첫 완성품이 개발됐다.

 

국가핵융합연구소는 ITER에 한국이 공급할 핵심품목 중 하나인 ‘블랑켓 차폐블록’의 초도품 개발에 성공했다고 이달 7일 밝혔다. ITER은 한국과 미국, 중국, 러시아, 유럽연합, 일본, 인도가 협력해 79억 유로(약 11조 1000억 원)를 들여 프랑스 카다라슈에 500메가와트(MW)급 초전도핵융합실험로를 건설하는 프로젝트다.

 

ITER 한국사업단은 국내 기업인 이엠코리아, 비츠로테크화 협력해 블랑켓 차폐블록을 개발해 왔다. 블랑켓 차폐블록은 핵융합을 일으키기 위해 만들어야 하는 1억 도 이상의 초고온 플라즈마와 핵융합 반응의 결과물인 중성자로부터 ITER 주요장치를 보호하는 일종의 방패다. 차폐블록 한 조각의 크기는 높이 1m, 폭 1,4m, 두께 0.4m 정도다. 이러한 블록 440개가 ITER에서 플라즈마가 만들어지는 진공용기 내벽을 둘러싸도록 퍼즐처럼 연결해 설치된다. 한국은 이중 220개를 조달한다.

 

블랑켓 차폐블록이 설치된 ITER 진공용기의 단면 상상도다. 국가핵융합연구소 제공
블랑켓 차폐블록이 설치된 ITER 진공용기의 단면 상상도다. 국가핵융합연구소 제공

ITER국제기구는 제작에 필요한 설계와 재질, 제작 기법, 시험 등 모든 과정에 까다로운 조건을 적용하고 있다. 연구팀은 우선 ITER에서 블랑켓 차폐블록 제작 용도로 선정한 특수 스테인리스 스틸을 개발했다. 차폐블록의 형상은 안쪽은 플라즈마 형상을 고려하면서 바깥쪽은 진공용기 연결할 수 있도록 모든 코일과 배관을 고려한 설계가 이뤄졌다.

 

두꺼운데다 스테인리스 스틸 소재 특성상 자르기 어려운 차폐블록을 복잡한 형상으로 정교하게 가공하는 기술도 개발됐다. 차폐블록은 내부에 냉각수가 흐르는 통로를 만들기 위해 하나당 220번 구멍을 뚫는 가공을 거쳐야 한다. 냉각수가 잘 흐르게 하려면 한 번의 구멍 뚫는 공정으로 1.4m 폭을 오차 없이 관통시켜야 한다. 연구팀은 업체와 협력해 최적의 가공법을 찾아내는 데 성공했다.

 

차폐블록에 구멍 가공을 하는 모습이다. 국가핵융합연구소 제공
차폐블록에 구멍 가공을 하는 모습이다. 국가핵융합연구소 제공

블랑켓 차폐블록을 검사하는 기술도 개발됐다. 모든 용접부를 검사하도록 개발된 비파괴검사를 통과했고, 세계 처음으로 개발된 초대형 고온헬륨누설시험 설비를 이용해 ITER 운전 환경과 비슷한 고온과 진공 조건에서 성능 테스트를 마쳤다.

 

ITER 한국사업단은 2025년까지 한국이 담당한 220개 차폐 블록을 제작해 조달을 완료할 계획이다. 조달을 위해 업계와는 약 600억 원 규모 계약을 맺었다. 정기정 핵융합연 ITER한국사업단장은 “국내 산업체와 협력해 여러 기술적 한계를 극복한 끝에 ITER 블랑켓 차폐블록 개발에 성공할 수 있었다”며 “앞으로도 ITER 조달품 개발을 통해 미래 핵융합 상용화 기술을 확보하고 국내 산업체 역량 강화에 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.

 

 

 

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