주요 선진국, 2030~2040년대로 실증 목표 앞당겨 
전문가들 “민간기업 참여시켜 상용화 앞당겨야”

대전 유성구의 한국핵융합에너지연구원에 있는 한국형초전도핵융합연구장치(KSTAR)의 모습./한국핵융합에너지연구원

‘인공(人工) 태양’ 개발이 속도를 낸다. 최원호 한국과학기술원(KAIST) 원자력및양자공학과 교수는 “한국형 혁신 핵융합로(CPD)는 2030년대에 운영을 시작해 2040년대에는 상용화를 목표로 돌입할 예정”이라고 1일 밝혔다.

최 교수는 이날 과학기술정보통신부가 대전 한국핵융합에너지연구원에서 개최한 ‘민관협력 핵융합에너지 실현 가속화 전략 포럼’에서 이같이 말했다.

핵융합 장치는 태양이 에너지를 내는 원리를 모방해 인공 태양이라 불린다. 태양에서는 수소와 같은 가벼운 원자들이 핵과 전자가 분리된 플라스마 상태에서 융합하면서 무거운 헬륨 원자핵으로 바뀐다. 이 과정에서 감소되는 질량만큼 엄청난 에너지가 발생한다.

최 교수에 따르면 미국과 유럽, 중국 등 주요국들은 2030년대로 핵융합 발전 상용화 시점을 앞당기고 있다. 인공지능(AI)을 비롯한 최신 기술에 막대한 전력이 사용되면서 핵융합 발전이 현실적인 대안으로 떠오르고 있다.

최 교수는 “미국은 2022년 바이든 행정부 시절 핵융합에너지 가속화를 위한 비전을 선포했으며, 트럼프 정부 시기에도 정책이 일관되게 유지되고 있다”며 “중국의 경우 매년 우리 돈 2조 원 이상을 핵융합에 투자하고 있다”고 설명했다.

민간에서도 2020년 이후 소형 핵융합로 관련 스타트업이 급증하고 있다. 최 교수에 따르면 민간 투자액은 2022년 48억달러(약 7조원)에서 2024년 71억달러(약 10조4000억원)까지 빠르게 증가한 것으로 나타났다.

1일 한국핵융합에너지연구원에서 열린 민관협력 핵융합에너지 실현 가속화 전략 포럼에서 발표중인 윤시우 한국핵융합에너지연구원 부원장./이호준

핵융합은 발전 과정에서 방사성 페기물이나 이산화탄소 등 유해 물질이 발생하지 않고, 폭발 위험도 거의 없어 차세대 청정에너지로 꼽힌다. 하지만 섭씨 1억도 이상의 고온 플라스마를 안정적으로 가두고 유지하는 것이 기술이 어려워 핵융합 상용 발전에는 성공하지 못하고 있다. 국내 연구자들은 혁신 핵융합로를 개발해 기존 한계를 극복하겠다는 방침이다.

윤시우 한국핵융합에너지연구원 부원장은 “신형 핵융합로 설계에서는 기존의 초전도핵융합연구장치(K-STAR) 기술이 핵심 기반이 될 것”이라며 “혁신 핵융합로 개발을 위해서는 AI(인공지능) 기술이나 디지털트윈 기술의 접목도 중요하다”고 강조했다.

디지털 트윈은 실제 세계를 3D로 가상 세계에 구현한 것이다. 핵융합의 기술적 난관을 최근 엄청나게 발전한 정보기술(IT)로 극복해야 한다는 것이다. 산·학·연 전문가들은 민간 기업의 참여를 통해 핵융합 발전 상용화를 앞당겨야 한다고 조언했다.

이창윤 과기정통부 제1차관은 “우리나라는 K-STAR 운영 등을 통해 세계적인 핵융합 연구 역량을 보유하고 있으며, 이제는 핵융합에너지 상용화에 대비한 도전적인 과제를 수행하기 위한 구체적인 실행 전략을 마련해야 할 시점”이라며 “이번 포럼을 계기로 혁신형 핵융합로 개발을 촉진하고, 산·학·연 협력을 강화하여 글로벌 핵융합 실증 시장을 선도할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

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