국내 개발 ITER 핵심 '열차폐체' 프랑스로 운송 시작

1억도 초고온 플라즈마와 영하 269도 초전도자석 사이 열 전달 최소화

‘국제핵융합실험로(ITER)'의 핵심 부품 중 하나인 열차폐체가 우리나라에서 개발돼 건설지인 프랑스로 떠났다.

국가핵융합연구소 ITER한국사업단은 ITER 장치 건설을 위한 국내 제작 조달품목인 열차폐체 초도품의 최종 검수를 마치고, 지난 1일, 15일 두 번에 걸쳐 부산항을 통해 ITER 건설지인 프랑스 카다라쉬 지역으로 운송을 시작했다고 17일 밝혔다.

열차폐체는 핵융합로에서 초고온 플라즈마가 만들어지는 진공용기 및 다른 상온 구조물들의 열이 극저온(영하 269℃) 상태에서 운전하는 초전도자석에 전달되지 않도록 막는 장치이다.

크게 진공용기 열차폐체, 저온용기 열차폐체로 나뉜다. 전체 조립 시 높이와 직경이 각각 25m, 무게는 900톤에 이른다. 열차폐체는 우리나라가 상세 설계부터 제작까지 100% 책임지고 있는 조달품이다.

ITER한국사업단은 2014년부터 국내 산업체인 ㈜SFA와 협력해 열차폐체 개발·제작을 진행하고 있다. 그 중 진공용기 열차폐체(Vacuum Vessel Thermal Shield, VVTS)의 6번 섹터, 하부 저온용기 열차폐체(Lower Cryostat Thermal Shield, LCTS) 실린더가 가장 먼저 제작 완료돼 최종 검수·포장을 마치고 ITER 건설지로 운송을 시작했다.

진공용기와 초전도자석 사이에 설치되는 진공용기 열차폐체(VVTS)는 전체 360도 도넛 모양을 40도 간격으로 나누어 9개 섹터로 제작된다. 가장 먼저 제작된 6번 섹터는 31개 패널로 제작됐으며, 지난해 8월 섹터 가조립을 통해 열차폐체의 설계 검증과 조립 적합성을 확인하는데 성공했다. 이는 높이 12m에 달하는 VVTS의 공차(설계와 제작 품 간 허용오차)가 2mm에 불과할 정도의 정교한 장치 제작 기술을 성공적으로 구현했다는데 의미가 있다.

이후 재분리된 열차폐체 패널들은 지난 5월까지 제작 마지막 단계인 은도금을 진행했다. 열차폐체의 핵심기술인 은도금은 진공용기에서 나오는 방사율을 낮춰 초전도자석으로 유입되는 복사열을 차단하는 역할을 한다. 이를 위해 ㈜SFA는 세계 최대 규모의 대형 스틸 도금조 11개로 이루어진 은도금 설비를 완성했으며, 1년 동안 도금 테스트를 통해 대형 열차폐체 표면에 8~10㎛(마이크로미터) 두께의 균일한 은도금을 구현하는데 성공했다.

ITER 열차폐체의 개발을 이끌어 온 ITER한국사업단 허남일 토카막기술부장은 “전체 600개의 패널과 7만개의 볼트로 조립되는 열차폐체는 ITER 장치 조달품 중 다른 부품과 접합되는 부분이 가장 많아 까다로운 설계와 제작이 요구됐다”며 “국내 협력 기업 및 ITER국제기구와 한 팀이 돼 여러 기술적 난관을 극복하기 위해 협력해 온 결과 ITER열차폐체를 성공적으로 제작할 수 있었다”고 말했다.

ITER 한국사업단 정기정 단장은 “각종 극한 기술을 필요로 하는 ITER 장치 건설은 모든 과정이 기존 과학기술의 한계를 넘는 새로운 도전의 연속”이라며, “ITER열차폐체의 성공적 제작으로 또 하나의 도전을 이룬 만큼 핵융합에너지 상용화를 위해 ITER 장치가 성공적으로 완공될 수 있도록 국내 조달품의 적기 제작을 위해 앞으로도 최선을 다하겠다”고 말했다.

해상 운송을 시작한 ITER 열차폐체 초도품은 10월 중순 경 프랑스 남부 카다라쉬 지역에 위치한 ITER 건설 현장에 도착할 예정이다. 현재 제작을 진행 중인 남은 열차폐체는 2020년 10월까지 제작을 완료하고 최종 2021년 초까지 조달을 완료할 계획이다.

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류준영 기자 joon@