핵융합硏, 거시적 관점 ‘K-DEMO 로드맵’ 수립 정책토론회
우리나라를 포함한 전 세계 곳곳에서 에너지 자원 확보에 대한 분쟁과 갈등이 더욱 심해지는 상황에서 최적의 대체에너지 개발이 한창이다.
일명 ‘인공태양’이라 불리는 핵융합에너지는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응과정에서 나오는 에너지로, 대용량의 전기 생산이 가능한 핵융합 발전을 실현하려는 연구가 진행되고 있다. 특히 연료가 거의 무한한 대용량에너지원이자 온실가스와 고준위방사성폐기물 등의 발생이나 후쿠시마 원전사고와 같은 위험이 없는 안전하고 깨끗한 에너지로 주목받고 있다.
핵융합에너지를 얻기 위해서는 지구상에 존재하지 않는 1억℃ 이상의 초고온 플라즈마를 만들어야 하고 이 플라즈마를 가두는 그릇 역할을 하는 핵융합장치와 연료인 중수소와 삼중수소가 필요하다. 수억 도의 플라즈마 상태에서 수소원자핵들이 융합해 태양에너지와 같은 핵융합에너지를 만들 수 있다.
우리나라는 1995년부터 2007년까지 12년에 걸쳐 국내 기술로 개발한 초전도핵융합장치 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Researchㆍ사진)의 최초 플라즈마 발생에 성공했다. 한국의 인공태양인 ‘KSTAR’는 ITER 장치와 동일한 초전도 재료로 제작된 세계 최초의 장치로 국제 핵융합 공동 연구장치의 핵심으로 주목받고 있으며, 매년 핵융합 상용화 기술 개발을 위한 핵융합 플라즈마 실험을 수행하고 있다.
ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)는 미래 대용량 청정에너지원인 핵융합에너지의 상용화 가능성을 실증하기 위해 우리나라를 비롯해 EU, 미국, 중국, 일본, 러시아, 인도 등 7개국이 공동으로 개발, 건설 중인 초대형 국제협력 프로젝트이다.
핵융합에너지 분야 복수의 전문가들은 “우리나라의 핵융합에너지의 상용화 시기는 2040년대를 목표로 삼고 있다”면서 “KSTAR 및 ITER(국제핵융합실험로, International Thermonuclear Experimental Reacto) 프로젝트를 통해 기술적 난제를 해결할 수 있는 핵융합 노심 및 장치 기반기술과 핵융합로 공학기술개발 결과를 바탕으로 DEMO 실증로에서 전기 생산 실증을 거쳐 2040년대 한국형 핵융합발전소 건설을 목표로 삼고 있다”고 밝혔다.
그러나 핵융합발전소 건설의 경제성 확인을 위해서는 핵융합에너지를 이용한 전기생산 실증 및 삼중수소 자급 검증을 위해서는 핵융합실증장치가 필요한데, 우리나라도 ‘한국형 핵융합 실증로(K-DEMO)’ 핵심기술 개발이 진행 중이다.
지난 26일 국가핵융합연구소(소장 유석재)에서 열린 정책토론회는 서울대 선행기술연구센터(센터장 황용석)가 수행하고 있는 ‘한국형 핵융합 실증로(K-DEMO) 핵심기술개발 전략 및 로드맵 수립’을 위한 정책토론회가 열렸다.
특히 이날 토론회에서는 핵융합에너지 기술 선점을 위한 전 세계의 경쟁이 심화되고 있는 가운데 해외 주요 국가들의 핵융합 실증로 준비 현황을 공유하고, 한국형 핵융합 실증로 핵심기술 확보를 위한 전략적 접근 방법과 거시적 관점의 로드맵에 대한 전문가들의 의견을 듣는 자리였다.
먼저 서울대 황용석 교수는 발제를 통해 ▲KSTAR 및 ITER 사업을 활용한 핵심기술개발 ▲신규 핵융합 원천기술개발 프로그램을 통한 핵심기술개발 ▲타 분야와의 융합연구를 통한 핵심기술개발 등의 전략을 바탕으로 “핵융합 실증로 핵심기술을 확보해야 한다”고 밝혔다.
또 향후 핵융합에너지개발진흥기본계획 3단계(2027년~2041년)의 목표로 제시된 핵융합발전소 건설 능력 확보의 계획 구체화를 위해서도 핵심기술 확보가 필요함을 강조했다.
특히 황 교수는 “ITER 장치의 성공적인 건설 및 운영이 성공적인 핵융합에너지 개발로 이어지기 위해 다른 핵융합 선진국에 비해 상대적으로 부족한 핵융합로공학 분야를 중심으로 한 핵심기술 개발이 필요하다”면서 “이를 위한 신규 프로그램 추진 등 국가차원의 전사적인 지원도 뒤따라야 한다”고 강조했다.
종합토론에서는 학계 대표 패널로 참석한 홍봉근 전북대(양자시스템공학과) 교수는 “핵융합에너지 실용화를 위해 KSTAR와 ITER 사업을 통해 확보하는 기술과 인력의 유지방안의 중요성”을 강조한데, 이어 이형철 경북대(물리학과) 교수는 “핵융합실증로의 핵심 기술이 될 고온 초전도 자석 시스템의 개발의 필요성과 R&D 전략의 차별성도 필요하다”고 주장했다.
산업계 대표 패널인 정종식 KEPCO E&C 책임연구원은 ‘핵융합 실증로의 전력 생산을 위한 동력변환 계통 구성’에 대한 의견을 제시했으며, 홍석호 국가핵융합연구소 DEMO 기술연구부장은 ‘현실적·보수적 예측을 통한 핵융합 실증로 설계 도출 및 실행 계획 방안’을 밝혔다.
이날 토론회에 앞서 유석재 핵융합연구소장은 “과거 우리나라가 핵융합에너지 후발국에서 KSTAR의 성공적인 건설 및 운영과 ITER 사업의 주도적 역할로 선진국 대열에 합류하게 된 만큼 향후 핵융합에너지 개발을 지속적으로 선도하기 위해서는 한국형 핵융합 실증로(K-DEMO)의 역할이 무엇보다 중요하다”고 강조했다.
유 소장은 “국가핵융합연구소에서도 실증로 설계 연구와 관련 요소기술 개발을 위한 연구단지 구축과 같은 미래 핵융합연구 기반 확립을 위해 노력할 것”이라고 밝혔다.