[기고] 핵융합, 더 이상 꿈의 에너지가 아니다

전 세계적으로 탄소 중립과 에너지 안보를 해결하기 위한 치열한 논의가 이루어지는 가운데, 태양의 에너지 생성원리를 닮아 ‘인공태양’으로 불리는 핵융합에너지에 대한 관심도 높아지고 있다. 핵융합에너지는 탄소 배출이 없는 청정에너지이며, 연료로 사용되는 중수소와 리튬을 바닷물에서 쉽게 얻을 수 있어 인류의 궁극적인 에너지 해결책으로 여겨진다. 문제는 언제 실현될 수 있는가이다. 반세기가 넘게 연구가 진행됐지만 여전히 해결해야 할 난제들이 남아있는 상황에서 여러 국가는 핵융합에너지 실현 시기를 앞당기기 위해 노력하고 있다.

가장 눈에 띄는 움직임은 해외 혁신기술 스타트업들이다. 미국 ‘커먼웰스 퓨전 시스템’과 ‘TAE 테크놀로지’, 영국 ‘토카막 에너지’ 등 민간기업들은 2030년대 상용화를 목표로 핵융합로를 직접 개발하고 있다. 전력생산 목표는 100~200MWe로 소규모이지만 핵융합에너지 실현에 대한 기대와 함께 실리콘밸리의 억만장자들과 벤처 캐피털들의 막대한 투자도 끌어내고 있다.

오태석 과학기술정보통신부 1차관

가장 대표적이고 실현 가능성이 높은 핵융합 장치는 우리나라를 포함한 7개 선진국이 프랑스에 공동 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER)이다. ITER는 2035년쯤 핵융합에너지 대량생산 실험을 할 예정이며, 이 실험이 성공하면 ITER 회원국을 중심으로 2050년대에 핵융합 실증로가 건설될 것으로 예상된다.

우리나라도 핵융합 실증로를 개발하기 위해 본격적인 준비를 시작하였다. 첫 단계로, 지난 2월 국가핵융합위원회에서 핵융합 실증로의 설계 목표인 ‘실증로 기본개념’을 확정하였다. 구체적으로 한국의 최신 원전 모델인 APR1400의 약 35% 수준인 500MWe의 전력을 생산하고, 핵융합의 주요 연료인 삼중수소가 자급되어 상시운전이 가능한 핵융합로를 개발하는 것을 목표로 한다. 핵융합 실증로는 핵융합에너지가 전력생산에 실제로 기여함을 보여주는 동시에 상용화에 필수적인 경제성과 안전성을 확보하고 검증하는 역할을 하게 될 것이다.

정부는 ‘실증로 기본개념’을 기준점으로 하여, 실증로 건설에 필요한 역량을 갖춰나갈 것이다. 올해 상반기부터 국내 산학연 전문가가 광범위하게 참여하는 ‘실증로 설계 태스크포스(TF)’가 운영된다. 설계TF는 ‘기본개념’에 따라 실증로 설계를 시작하여 2035년까지 공학설계를 완료할 계획이다. 이와 함께 실증로 개발에 필요한 핵심기술과 연구시설 확보를 위해 금년도에 ‘핵융합 장기 연구개발 로드맵’을 마련하고, 연구개발(R&D) 투자를 해나갈 계획이다. 핵융합 기술개발을 위한 국제협력도 강화한다. ITER 건설에 주요 국가들이 힘을 합쳤듯 실증로도 자체 개발과 국제협력을 병행하며 필요한 기술을 확보해나가야 한다. 그 일환으로 실증로의 핵심기술인 핵융합로 내에서 삼중수소를 증식하는 기술은 올해부터 본격적으로 유럽연합(EU)과 함께 개발을 시작한다. 실증로 개발 전 과정에 국내 산업체의 참여를 활성화하여 핵융합이 원자력, 우주와 같이 국가의 주요 산업으로 발전해나갈 수 있도록 지원할 예정이다.

핵융합에너지 상용화는 아직 누구도 가보지 않은 새로운 길이다. 지금과 같이 핵융합 분야의 ‘퍼스트 무버’ 위치를 유지하기 위해 앞으로의 기술적 변화에 발 빠르게 대응해나가며 경쟁력 있는 기술개발 경로를 찾아 나가도록 노력하겠다.

오태석 과학기술정보통신부 1차관