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[IT뉴스]"2030년대 초 28만 가구 전력 생산"…세계 최대 핵융합 기업 청사진

온카뱅크관리자

2026-06-09 15:57:29

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 <img alt="커먼웰스 퓨전 시스템즈가 공개한 토카막 방식 핵융합로 ARC 디자인. 2030년대 초 가동이 목표다. Commonwealth Fusion Systems 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609154737707cesn.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="2p1pqCCEMS" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/09/dongascience/20260609154737707cesn.jpg" width="658">
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 커먼웰스 퓨전 시스템즈가 공개한 토카막 방식 핵융합로 ARC 디자인. 2030년대 초 가동이 목표다. Commonwealth Fusion Systems 제공
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 전세계 민간 핵융합 기업 중 최대 규모의 투자를 이끌어낸 것으로 알려진 미국 '커먼웰스 퓨전 시스템즈(CFS)'가 핵융합 발전소 설계를 공개하며 2030년대 초 순전력 생산이 가능하다는 전망을 내놨다. 발전소 운영에 필요한 전력보다 더 많은 전기를 생산해 2030년대 초 약 28만 가구에 전력을 공급할 수 있을 것으로 전망했다. 전문가들은 실제 운전과 경제성 검증이 필요하다고 평가했다.
 8일(현지시간) 국제학술지 '네이처'의 보도에 따르면 CFS가 현재 개발 중인 핵융합 발전소 'ARC'의 설계와 성능 예측을 담은 논문 5편을 공개했다. 지난 4월 1편에 이어 지난 4일 국제학술지 '플라즈마물리학저널'에 추가로 4편을 발표했다.
 CFS는 미국 매사추세츠공대(MIT)에서 2018년 분사한 기업이다. 지난 10년간 민간 핵융합 분야에 투자된 자금의 약 3분의 1에 해당하는 약 30억 달러(4조5460억 원)를 유치하며 세계 최대 핵융합 스타트업으로 성장했다.
 핵융합은 태양이 에너지를 만드는 원리다. 태양은 수소 원자핵이 초고온·초고압 환경에서 융합해 헬륨이 되는 과정에서 막대한 에너지를 방출한다. 이처럼 태양이 에너지를 만드는 원리를 지구상에 구현한다는 점에서 핵융합은 '인공 태양'으로 불린다. 탄소를 배출하지 않고 고준위 방사성 폐기물이 거의 발생하지 않아 차세대 청정에너지원으로 주목받는다.
 아직 상용 핵융합 발전소는 존재하지 않는다. 미국 국립점화시설(NIF)은 2022년 투입한 에너지보다 더 많은 핵융합 에너지를 얻는 데 성공했지만 순간적인 실험 수준에 그쳤다. 지속적으로 전력을 생산하거나 경제성을 입증한 핵융합 발전소는 아직 없다.
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 커먼웰스 퓨전 시스템즈는 발전소 전체 소비 전력 외에도 순에너지 생산이 가능할 것으로 전망했다. Commonwealth Fusion Systems 제공.
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 CFS는 우선 실증로인 'SPARC'를 내년 가동할 계획이다. SPARC는 플라즈마를 가두고 가열하는 데 필요한 에너지보다 더 많은 핵융합 에너지를 생산하는 게 목표다. 플라즈마는 고체·액체·기체도 아닌 제4의 물질 상태다. 원자핵과 전자가 분리된 초고온 상태로 핵융합 반응이 일어나는 환경이다.
 이후 건설될 ARC는 발전소 전체 소비 전력을 제외하고도 400메가와트(MW) 규모의 순전력을 지속적으로 생산할 수 있을 것이라는 전망이다. 미국 일반 가정 약 28만 가구에 전력을 공급할 수 있는 규모다. 2030년대 초 가동을 시작한다는 목표다. 
 SPARC와 ARC는 모두 고온 초전도 자석을 활용한 토카막(tokamak) 방식 핵융합로다. 도넛 모양 장치 내부에서 플라즈마를 태양 중심부보다 약 7배 높은 온도로 가열해 핵융합의 연료인 중수소와 삼중수소의 핵융합 반응을 유도한다.
 전문가들은 상용화를 낙관하기는 이르다고 평가한다. 데이비드 해머 미국 코넬대 교수는 "논문에서 플라즈마 불안정성 제어 방안 등을 제시했지만 실제 운전 환경에서 플라즈마가 어떻게 거동할지는 아직 검증되지 않았다"고 지적했다. 그는 "실제 핵융합로가 설계대로 작동하는지 입증돼야 모델링 결과를 참이라고 말할 수 있다"고 덧붙였다.
 상업성 확보도 과제다. 전문가들은 핵융합 발전소를 실제로 운영하기 위해 해결해야 할 핵심 기술 과제가 여전히 많다고 평가한다. 핵융합으로 발생한 열을 안정적으로 전기로 전환해야 하며 장기간 운전을 견딜 수 있는 구조물 개발도 필요하다. 핵융합 연료인 삼중수소를 안정적으로 확보해야 한다.
 CFS는 핵융합 과정에서 발생한 중성자를 리튬과 반응시켜 삼중수소를 생산하는 방안을 추진 중이지만 아직 구체적 실증은 이뤄지지 않았다.
 토니 롤스턴 영국 케임브리지대 교수는 "민간 자본으로 운영되는 기업인 만큼 충분한 증거가 확보되기 전에 성과를 주장해야 하는 압박도 있을 것"이라고 평가했다.
 업계는 SPARC가 내년 목표대로 순에너지 생산에 성공할 경우 핵융합 상용화의 중요한 이정표가 될 것이라고 전망한다. 다만 실제 전력 생산과 상업성 입증까지는 여전히 상당한 기술 개발이 필요하다는 분석이다.
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1017/S0022377826101706 doi.org/10.1017/S0022377826101585 doi.org/10.1017/S0022377826101573 doi.org/10.1017/S002237782610155X doi.org/10.1017/S0022377826101421
 [문혜원 기자 moony@donga.com]
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