2050년 한국에 '인공태양' 떠오른다...핵융합발전 청사진 마련

과기정통부, 4차 핵융합에너지개발진흥 기본계획 확정

프랑스 카다라쉬에 위치한 ITER 건설지모습/사진=핵융합연

태양과 같은 원리로 지속가능한 에너지를 생산하는 '핵융합발전'의 정부 청사진이 제시됐다. 중장기적인 기술개발과 국제 협력을 통해 오는 2050년에는 국내에서도 핵융합발전의 '실증'을 시도하겠다는 구상이다.

과학기술정보통신부(과기정통부)는 30일 한국핵융합에너지연구원에서 제16차 국가핵융합위원회를 개최하고, 내년부터 오는 2026까지 진행되는 제4차 핵융합에너지개발진흥기본계획을 심의·확정했다. 핵융합에너지개발진흥기본계획은 정책 목표와 기본 방향 등에 대해 매 5년마다 수립하고 있다.

핵융합은 가벼운 원자핵들이 융합하여 무거운 원자핵으로 바뀌는 것이다. 원자핵이 융합하는 과정에서 줄어든 질량은 에너지로 변환 되는데, 이를 핵융합에너지라 한다. 높은 온도와 중력을 지닌 태양의 중심은 핵융합 반응이 활발히 일어나지만, 지구에서 핵융합 반응을 만들기 위해서는 태양과 같은 초고온의 환경을 인공적으로 만들어 줘야 한다.

정부는 이번 4차 기본계획에서 2050년대 핵융합 전력생산을 실증한다는 장기 목표를 제시했다. 또 2035년 이후 ITER(국제핵융합실험로)의 목표 달성 여부를 확인한 뒤 △핵심 기술 △국내 부품 조달 △경제성 등을 고려해 한국의 실증로 건설 추진 여부를 결정하기로 했다.

ITER는 핵융합에너지 대량 생산 가능성 실증을 위해 한국·EU·미국·러시아·중국·일본·인도 등 7개국이 공동 개발·건설·운영하는 실험로다. ITER가 목표(에너지 증폭률 10배)를 달성하면, 발전을 위한 장치를 장착한 실증로를 지어 검증하고, 이후 실제 전기를 생산·보급하는 상용로로 이어지는 수순이다.

미래 핵융합 전력생산 실증에 필요한 8대 핵심기술/사진제공=과기정통부

이 과정에서 국내 기술·산업 기반을 마련하기 위한 정부의 청사진도 이번 기본계획에 담겼다. 우선 내년에는 전문가 공감대를 바탕으로 핵융합 전력생산 실증로의 역할과 추진 단계, 개발·활용 일정 등 기본개념을 마련하고, 오는 2023년을 목표로 '장기 연구개발 로드맵'을 도출하기로 했다. 이를 위한 법제 및 지원체계, 안전 이슈, 핵심기술 특허 전략 수립에도 나선다.

아울러 핵융합 전력 생산 실증에 필요한 '8대 핵심기술'을 정해 연구개발에 나서기로 했으며, 2023년부터는 산학연이 함께 실증로 예비개념 설계를 진행한다.

특히 1억도 초고온 플라즈마 유지(올해 기준 30초) 등 우수한 성과를 창출해 온 KSTAR(한국 차세대초전도핵융합연구장치)는 2026년까지 1억도 플라즈마 300초 유지에 도전한다. 또 내년부터 'ITER 국제기구 박사후연구원 근무 지원' 제도를 시행하는 등 고급 인재를 양성하고, 관련 산업 협회를 구성하는 등 관련 산업 생태계 확충할 예정이다.

이와 함께 글로벌 협력 강화를 위해 △ITER의 한국 근무자 확대 △기술선도국과의 양자협력을 발굴·확대 △ITER TBM(핵융합 환경에서 열 추출, 연료주기 등 실증기술 검증을 위한 시험모듈) 프로그램의 EU와 양자 공동개발 협력 전환 등도 추진한다.

국가핵융합위원회를 주재한 임혜숙 과기정통부 장관은 "향후 '핵융합 전력생산 실증로'를 위한 구체적인 장기 연구개발 로드맵을 도출하고, 핵심기술 확보 및 선제적인 기반 조성 등 핵융합에너지 실현을 힘껏 지원해 나가겠다"고 밝혔다.