한국 핵융합에너지 개발 포럼

오영국 한국핵융합에너지연구원장이 9일 대전 컨벤션센터(DCC)에서 열린 '한국 핵융합에너지 개발 포럼'에서 개회사를 하고 있다. 핵융합연 제공

한국 핵융합에너지 조기 실증을 위해 제안된 소형 핵융합로인 '한국형 혁신 핵융합로(Compact Pilot Device, CPD)'의 도전적인 목표 달성을 위해 고온초전도체(HTS) 자석과 인공지능(AI)을 포함한 기술적 혁신과 민간 기업 참여가 강조됐다.

오영국 한국핵융합에너지연구원장은 9일 대전 컨벤션센터(DCC)에서 열린 '한국 핵융합에너지 개발 포럼'에서 "CPD는 향후 상용화될 핵융합로 규모와 비슷하기 때문에 핵융합에너지 실증에 중요한 의미가 있다"며 "플라즈마를 유지하는 고온초전도체 자석과 AI를 활용한 플라즈마 제어 등 기술적 혁신이 필수적으로 동반돼야 한다"고 말했다.

핵융합발전은 태양 같은 별의 내부에서 일어나는 핵융합 반응을 지상에서 구현해 에너지를 생산하는 방식이다. 주로 토카막이라는 도넛 모양의 장치 내부에 1억℃가 넘는 초고온 플라즈마를 만들어 핵융합을 일으킨다. 탄소배출이 없고 이론상 발전 효율이 매우 높아 미래 에너지원으로 주목받는다.

한국은 2007년 완공된 '초전도핵융합연구장치(KSTAR)'를 2008년부터 가동하면서 토카막 내부에 플라즈마를 안정적으로 유지할 수 있는 노하우를 쌓고 있다. 오 원장은 "지금까지 KSTAR로 많은 성과를 이뤘고 다음 단계는 CPD를 구현하는 것"이라며 "KSTAR에서 얻은 플라즈마 제어 지식을 CPD와 국제핵융합실험로(ITER) 연구에 기여할 계획"이라고 말했다.

그는 국내 첫 핵융합 분야 스타트업인 인에이블퓨전(EnableFusion)을 언급하며 "핵융합 조기 실증 목표를 달성하려면 민간, 국제 협력뿐 아니라 차세대 인재 양성도 필요하다"고 밝혔다.

올해 4월 핵융합연에서 진행된 '민관협력 핵융합에너지 실현 가속화 전략 포럼'에서는 KSTAR의 성능 한계 등이 제시되며 CPD 계획이 논의됐다. 예산 등 아직 구체적인 윤곽이 없는 아이디어 단계다. 추진될 경우 올해부터 2030년까지 설계, 2035년까지 건설을 완료해 2040년부터 상업 운전이 목표다. 핵융합계에서는 매우 '도전적'이라는 평가다.

이창윤 과학기술정보통신부 1차관은 "한국은 제조 역량이 큰 장점"이라며 "핵융합에너지 실증을 위한 기술적 허들을 잘 극복하고 실증로의 소형화·단순화·효율화를 달성할 수 있을 것"이라고 말했다.

이날 포럼에서 피에트로 바라바스키 ITER 사무총장은 "ITER 회원국들이 협력해서 일정 지연이 다시는 반복되지 않도록 해야 한다"고 강조했다.

ITER는 한국을 포함해 미국, 중국 등 7개국이 회원국으로 참여하는 초대형 국제프로젝트로 2010년 계약 체결 당시 첫 가동을 2020년으로 계획했지만 이후 여러 어려움에 부딪히며 첫 가동 일정이 2016년에 2025년, 2024년에 2034년까지 연달아 미뤄졌다. 핵융합을 통한 에너지 생산은 2039년으로 예정됐다.

2022년 ITER가 건설되는 프랑스의 원자력규제기관인 원자력안전청(ASN)은 ITER의 핵융합 반응에서 생성되는 고에너지 입자가 안전하다는 ITER의 시뮬레이션 결과를 받아들이지 않고 설계 변경을 요구하기도 했다. 이 외에도 ITER를 구성하는 부품의 공학적 정밀도 구현에 어려움을 겪으며 수리, 코팅 등의 작업이 추가돼 건설이 지연되고 있다.

피에트로 사무총장은 "공학적 지식과 노하우가 담긴 백서를 마련하는 등 표준을 정립·공유하고 있다"며 "현재 일부 조립 과정은 계획보다 빠르게 진척되고 있다"고 밝혔다.

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]

Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.