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미세먼지없는 꿈의 에너지 '핵융합'..2050년대 현실화되나

최소망 기자 입력 2019.02.21. 12:00
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미·일·유럽 핵융합 상용화 로드맵 수립 완료
"로드맵 수립도 못한 한국도 상용화 결정해야"
유타카 카마다 일본 QST 나카 핵융합연구소 부소장,(왼쪽) 토니 도네 유로퓨전 프로그램 매니저(가운데), 스티븐 코울리 미국 PPPL 소장(오른쪽)이 지난 20일 한국 기자들과 인터뷰를 하고 있다. © 뉴스1

(서울=뉴스1) 최소망 기자 = 국외 전문가들이 꿈의 에너지인 '핵융합 에너지'가 2050년대 상용화될 것이라고 확신했다. 일부 국가에서는 핵융합에너지가 실질적 에너지원으로 고려해 정책 로드맵에도 반영이 되고 있다.

유타카 카마다 일본 국립양자과학기술연구개발기구(QST) 나카 핵융합연구소 부소장은 지난 20일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 '한국 초전도핵융합연구장치(KSTAR) 운전 10주년' 기념행사 후 한국기자들과 가진 간담회에서 "핵융합 에너지는 실질적인 에너지원이라는 인식하에 2050년대 핵융합에너지 상용화를 고려해 에너지 로드맵을 수립했다"고 강조했다.

토니 도네 유로퓨전(EUROfusion) 프로그램 매니저도 "유럽연합(EU) 로드맵에 따르면 2050년쯤 첫번째 데모플랜트가 예정돼 있다"면서 "현재 유로퓨전에서는 사이언티픽한 부분이 줄고 엔지니어링 관련된 부분이 약 25%에서 40%로 늘었는데 이는 핵융합 에너지가 좀 더 현실화되고 있다는 점을 보여주는 것"이라고 설명했다.

일본은 대형 초전도토카막장치 'JT-60SA'를 건설 중이며, 내년 8월쯤 첫 플라즈마를 생성할 계획이다. 일본은 지난 2015년 국가차원으로 상용 수준의 전기를 실제로 생산하는 핵융합실증로(DEMO·데모) 구축에 대한 공식적인 로드맵을 수립했다.

유럽 핵융합컨소시움인 유로퓨전도 2050년까지 데모를 통한 전기생산 실증을 위한 주요 업무를 정립·추진하고 있다. 2017년 발표된 'EU 데모 설계 및 연구개발(R&D) 활동'에 따르면 2020년대 개념설계, 2030년대 공학설계, 2040년대 데모건설, 2050년대 운전이 목표다.

미국도 마찬가지로 핵융합 상용화를 계획하고 있다. 스티븐 코울리 미국 프린스턴플라즈마물리연구소(PPPL) 소장은 "미국은 2050년대 핵융합 파워플랜트를 건설하는 것을 계획해 놓았다"면서 "아주 작지만 실제로 핵융합이 구현된 적이 있기에 우리는 상용화가 가능하다"고 강조했다.

이처럼 각국 과학자들이 열을 올리는 이유는 핵융합에너지가 지닌 장점 때문이다. 바닷물에서 무한히 얻을 수 있는 중수소를 원료로 사용하는 핵융합은 중수소 1g과 삼중수소 1.5g이면 석탄 20톤(t)과 맞먹는 전력을 생산할 수 있다. 온실가스와 대기오염에서도 자유롭게 된다. 원자력 발전과 달리 고준위 방사성폐기물 우려도 없다. 유타카 부소장은 "미세먼지·온실가스 해결과 원자력발전의 안전성 확보, 에너지 자립 측면에서 핵융합에너지의 장점은 우월하다"고 설명했다.

우리나라는 이들처럼 정부차원의 구체적인 로드맵은 없다. 일각에서는 핵융합에너지의 실현 가능성에 대해 끊임없이 의문을 제기하면서 우리나라는 정책에 반영되지 못하고 있다. 이경수 국제핵융합실험로(ITER) 기술총괄 사무차장은 "현재 우리나라 기술력은 선진국과 비교해도 우위를 차지하고 있지만 구체적인 관련 정책은 없다"면서 "다른 기술이나 정책보다 우선순위가 밀려있는 것으로 본다"고 말했다.

그럼에도 우리나라는 기술우위를 점하고 있다. 우리나라는 핵융합에너지의 대량 생산 가증성을 실증하기 위해 우리나라를 포함해 7개 선진국이 공동으로 개발 건설하고 있는 국제핵융합실험로(ITER)에 참여하고 있다. 또 국가핵융합연구소의 한국 초전도핵융합연구장치(KSTAR)는 2018년 12월 1억도에 달하는 플라즈마 생성을 성공했다.

도네 매니저는 "핵융합에너지 상용화의 최대 관건은 핵융합 반응이 잘 일어나도록 1억 이상 수준의 고성능 플라즈마를 장시간 구현하는 것으로, 1억도는 굉장히 중요한 파라미터"라면서 "현재는 1.5초밖에 달성하지 못했지만 한국의 KSTAR가 앞으로 장시간 플라즈마를 유지하면 핵융합에너지 상용화로 가기 위한 환경을 조성하는 것으로 이번 성과는 매우 의미가 있다"고 평가했다.

기술적인 차원에서는 우리나라도 2027년쯤 데모 구축에 대한 여부를 결정해야 한다는게 국내 핵융합연구진들의 설명이다. 데모 구축은 쉽게 말해 각종 플라즈마 발생을 위한 실험용 장치가 아닌 터빈 발전기 등을 갖춘 상용 핵융합 발전소 형태다.

이경수 ITER 사무차장은 "KSTAR의 성능이 최대화가 되는 시점인 2027~2027년쯤 우리도 실제 상용화 수준의 전기를 핵융합을 통해 생산이 가능한지를 확인해보는 데모를 구축 여부를 결정해야 할 것"이라면서 "가장 적절한 목표는 2030년대부터 데모를 건설해 ITER 운영이 끝나는 2040년쯤부터 실증에 들어가는 것"이라고 강조했다.

이경수 ITER 국제기구 사무차장이 20일 한국기자들과 인터뷰를 하고 있다. © 뉴스1

somangchoi@news1.kr

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