한국-EU 핵융합 '의기투합'…인공태양 핵심기술 확보 '총력'

KSTAR(한국 초전도 핵융합 연구장치) 진공용기 내부 모습. / 사진=한국핵융합에너지연구원

한국과 유럽연합(EU)이 핵융합 발전에 필요한 핵심기술 개발에 나섰다.


한국핵융합에너지연구원(핵융합연)은 프랑스 카다라쉬에서 EU와 '증식블랑켓 시험모듈'(TBM) 개발을 위한 업무협약을 체결했다고 2일 밝혔다.

증식블랑켓은 핵융합로 내벽을 둘러싸는 부품 기술이다. 핵융합 연료인 삼중수소 증식과 열에너지 변환과 추출, 방사선 차폐와 같은 3대 기능을 수행한다. 핵융합 에너지 상용화에 필수적인 기술로 꼽힌다.

핵융합은 가벼운 원자핵들이 융합하며 무거운 원자핵으로 바뀌면서 에너지를 발생한다. 태양이 에너지를 생산하는 방식이다. 핵융합 연료는 중수소와 삼중수소다. 중수소는 바닷물을 전기분해 하면 얻을 수 있어 바닷물이 마르지 않는 이상 고갈 염려가 없다. 삼중수소는 핵융합로 안에서 리튬과 중성자 반응을 통해 얻을 수 있다.

특히 삼중수소 증식에 증식블랑켓은 핵심 역할을 한다. 현재 국제핵융합실험로(ITER) 참여국은 TBM 개발을 추진하고 있다. ITER는 한국을 포함해 미국과 EU, 일본, 중국 등이 공동으로 건설 중인 핵융합 실험로를 일컫는다. ITER 조달품목은 참여국이 공동 분담하지만, TBM은 고난도 기술로 참여국 간 개별적 약정을 체결해 제작·조달이 이뤄진다.



핵융합연은 2012년부터 TBM 제작·조달을 위한 연구개발(R&D)을 수행해왔다. 이번 협약을 통해 증식블랑켓 핵심 기술은 우리나라 주도로 개발에 나서기로 했다. TBM이 개발되면 ITER에서 직접 성능을 시험하기로 협약했다.

양국은 이번 약정 체결을 바탕으로 ITER 운영 단계별 특성에 맞는 TBM 설계와 제작, 시험에 나설 예정이다. 이를 통해 핵융합 연료 증식과 열에너지 추출 등 핵심기능을 평가한다. 또 TBM 설계·안전 해석 기술의 개발과 검증, 실증로에 적용할 안전·인허가 기술도 확보한다.

정기정 핵융합연 ITER한국사업단장은 "증식블랑켓은 핵융합 실증 기술 중에서도 가장 핵심 분야로, ITER에서 시험모듈 평가는 매우 중요하다"며 "EU와 TBM 공동개발을 통해 핵융합 에너지 실현에 앞장서겠다"고 밝혔다.

한편, 핵융합연은 2035년까지 핵융합 전력생산 실증로를 개발하기로 했다. 핵융합 실증로는 전기출력 최대 500㎿(메가와트) 이상이며 설계 수명은 40년 이상이다. 현재 국내 원자력 발전소는 약 1400㎿급으로, 500㎿급은 중소형 원자로 수준이다. 핵융합은 저준위 폐기물을 일부 만들지만 수십년 보관하면 자연 상태로 되돌릴 수 있다. 온실가스 주범으로 꼽히는 탄소도 배출하지 않아 '꿈의 에너지'로 불린다.