한국형 핵융합 실증 목표, 20년 앞당긴다

정부가 핵융합에너지 전력 생산 실증 목표를 기존 2050년대에서 2030년대로 20년 앞당긴다. 국내 핵융합연구장치(KSTAR)로 축적한 운전 데이터에 인공지능(AI) 기술을 접목해 ‘한국형 혁신 핵융합로’를 개발하겠다는 구상이다.


과학기술정보통신부는 제22차 국가핵융합위원회에서 ‘핵융합 핵심기술 개발 로드맵(안)’을 심의·의결했다고 19일 밝혔다. 핵융합 발전은 태양이 에너지를 만드는 것과 비슷한 방식으로 에너지를 생성하는 것이다. 태양 속 아주 가벼운 수소의 동위원소들은 엄청난 압력과 온도 속에서 서로 부딪혀 하나의 무거운 원자인 헬륨으로 합쳐지는데, 이때 질량의 일부가 에너지로 바뀐다. 고갈 없이 사실상 무한하게 발전 가능하고, 탄소 배출도 없는 데다 핵폐기물도 나오지 않아 ‘꿈의 에너지’로 여겨진다. 특히 AI데이터센터 운용에 막대한 전력이 요구되면서 핵융합 발전이 미래 신기술로 주목받고 있다. 아직 상용화는 안 됐지만 이를 현실로 만들기 위해 연구개발(R&D)과 투자가 최근 활발하게 이어지고 있다.

정부는 핵융합 핵심기술 개발 로드맵에 따라 한국형 혁신 핵융합로(전력 생산 실증로) 개발에 착수하기로 했다. 내년 개념설계를 시작해 신속한 설계와 건설이 가능한 소형 장치로 개발하고, 전력 생산 기능 등 상용화 필수요건을 선제적으로 검증할 계획이다. 우선 2030년까지 8대 핵융합 핵심기술을 개발하고, 2035년까지 실증을 완료할 예정이다. 이를 위해 정부는 국비·지방비·민간 자본을 포함해 1조5000억원 규모의 ‘핵심 기술개발 및 첨단 실증 연구인프라’ 구축 사업을 추진하기로 했다. ‘핵융합에너지개발진흥법’ 개정, 산학연 통합 추진체계 구축, 전문인력 양성도 병행한다. 정부는 5년 단위 연동계획을 수립해 기술 개발을 단계적으로 추진하고 산학연 전문가로 구성된 이행점검단을 운영해 기술 개발 과정의 불확실성을 최소화한다는 계획을 세웠다.

AI발 전력 수요가 급증하면서 빅테크도 핵융합 발전 기술 개발과 투자에 나서고 있다. 구글 딥마인드는 토카막 방식을 개발하는 스타트업 커먼웰스퓨전시스템스(CFS)와 협력해 핵융합 발전 상용화 시기를 앞당기겠다고 밝혔다. AI 기술을 적용해 플라스마 제어와 시뮬레이션을 지원한다. 마이크로소프트(MS)는 헬리온에너지와 핵융합으로 발전하는 전력 계약을 맺었다. 2028년까지 헬리온의 워싱턴주 발전소에서 최소 50메가와트(㎿)의 전력을 구매하는 것이 목표다. 구글은 2022년 TAE테크놀로지스에 직접 지분을 투자하기도 했다. 관련 시장도 커지고 있다. 시장조사 업체 마켓어스에 따르면 핵융합 발전 시장은 지난해 3473억달러에서 2033년 6070억달러로 74% 성장할 것으로 전망된다. 배경훈 부총리 겸 과기정통부 장관은 “핵융합은 국가의 혁신 성장을 이끌 핵심 분야이자 선도해 나가야 할 전략 기술”이라며 “AI 시대 전력수요 증가에 대응하며 미래 에너지 주권을 확보할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

강경주 기자 qurasoha@hankyung.com