진공이란 기체가 거의 없는 상태를 말하며, 우리에게 가장 익숙한 진공 상태는 바로 끝없이 펼쳐진 우주 공간입니다. 지구상에서도 이러한 우주의 환경을 완벽하게 재현하려고 노력하는 곳이 있는데, 바로 인공태양이라 불리는 핵융합 연구 장치인 KSTAR입니다. KSTAR에서 1억 도에 달하는 초고온 플라즈마를 안정적으로 가두고 핵융합 반응을 성공적으로 일으키기 위해서는 가장 먼저 내부를 극도로 깨끗하게 비워내는 과정이 필수적입니다. 공기나 기압이 거의 없는 우주와 같은 초고진공 환경을 완벽히 조성해야만 비로소 인류의 꿈인 핵융합 에너지를 향한 본격적인 실험이 시작될 수 있기 때문입니다.

KSTAR 장치는 크게 진공용기와 저온용기로 구성되어 있으며, 각각의 영역은 서로 다른 목적의 진공 상태를 정밀하게 유지합니다. 진공용기 내부를 초고진공으로 만드는 핵심적인 이유는 연료 이외의 불순물을 완전히 제거하여 핵융합 반응의 효율을 극대화하고 플라즈마가 중간에 소멸하는 것을 방지하기 위함입니다. 한편, 저온용기는 초전도 자석을 극저온 상태로 일정하게 유지하기 위해 외부의 상온 열전도로부터 장치를 보호하는 진공 단열 역할을 수행합니다. 이처럼 정교하게 설계된 진공 시스템은 플라즈마를 안정적으로 담아내는 보이지 않는 그릇이자, 핵융합 반응이 일어날 수 있는 최적의 무대를 제공합니다.

비우고 나서야 미래 에너지의 열쇠를 찾을 수 있는 KSTAR, 핵융합 에너지 실현을 위한 도전은 앞으로도 계속됩니다.

초고진공 상태를 구현하기 위해 KSTAR 운영진은 최소 4주 이상의 복잡하고 정밀한 배기 공정을 진행합니다. 23대의 강력한 진공 펌프와 내부를 뜨겁게 가열하는 베이킹 시스템 등을 동원하여 장치 벽면에 붙은 불순물까지 철저히 배출합니다. 최종적으로 도달하는 내부 압력은 대기압의 약 10억분의 1 수준에 달하는데, 이는 정지궤도 위성이 머무는 아득한 우주 공간의 환경과 매우 유사합니다. 이렇게 극도로 비워진 공간 속에 핵융합 연료를 주입함으로써 비로소 고성능 플라즈마의 구현이 가능해지는 것입니다. 철저한 비움을 통해 인류의 미래를 밝힐 에너지를 채워가는 과정은 과학 기술의 정수를 보여줍니다.