영화 아이언맨 '인공태양' 어디까지..2030년까지 실증로 개념설계

[이데일리 강민구 기자] ‘아이언맨’은 가슴에 장착한 아크원자로에서 끊임없이 에너지를 공급 받는다. 이때 들어가는 전력 공급원이 ‘인공태양’ 기술인 핵융합에너지다. 핵융합에너지로 전력생산을 언제쯤 할 수 있게 될까.

핵융합에너지는 연료가 풍부하고, 친환경적이면서 안전한 전력 공급이 가능한 ‘꿈의 에너지’이다. 아직 인류가 에너지원을 활용하기에는 갈 길이 멀지만 전 세계 각국들이 기술개발에 나서면서 2040년~2050년대 전력생산을 목표로 하고 있다.

계획대로 기술 개발이 차질 없이 이뤄진다면 2035년에 미국, 중국, 일본, 러시아, 인도, 유럽이 프랑스에 짓고 있는 국제핵융합실험로(ITER)를 통해 핵융합에너지 실증 가능성을 검증할 예정이다. 이후 2040~2050년대에 상용화 가능성을 타진할 전망이다.

한국핵융합에너지연구원에 설치된 KSTAR.(사진=한국핵융합에너지연구원)

우리나라도 핵융합에너지를 이용한 전력생산에 도전한다. 22일 찾은 한국핵융합에너지연구원에서는 초전도핵융합연구장치(KSTAR)의 탄소 디버터를 텅스텐 디버터로 바꾸는 작업이 한창이었다. KSTAR는 핵융합 반응이 일어나도록 1억도 이상의 초고온 플라즈마를 만들고, 강력한 자기장을 이용해 가두는 자기밀폐형 핵융합 장치이다. 지난 2007년 완공한 이래 첫 플라즈마를 만들었고, 작년에 플라즈마를 1억도에서 30초 운전하는 데 성공했다.

핵융합에너지를 이용해 미래에 상용원자로를 운전하려면 초고온의 플라즈마를 오랜 시간 운전할 수 있어야 하기 때문에 일부 장치를 교체해 올해 50초, 2026년 500초를 운전하기 위한 연구개발을 할 계획이다.

이러한 가운데 실증로 기본개념도 설계할 예정이다. 과학기술정보통신부는 23일 ‘제18차 국가핵융합위원회’를 열고, ‘핵융합 실현을 위한 전력생산 실증로 기본개념’ 안건을 의결했다. 계획안에는 2050년대 핵융합 실현을 위한 장기 일정 목표들이 포함됐다.

계획안에 따르면 우리나라는 예비개념설계(2026년), 개념설계(2030년), 공학설계(2035년)를 차례로 마칠 계획이다. 실증로는 최대 전기출력 500MWe이상으로 구축할 계획이다.

유석재 핵융합연 원장은 “1942년 핵분열 에너지가 연쇄반응에 성공한 이후 원전을 쓴 것처럼 핵융합 에너지도 2035년 국제핵융합실험로를 통해 연쇄 반응을 검증할 예정”이라며 “우리나라도 기후문제, 국가안보, 기술패권 문제랄 해결하기 위해 핵융합 실험로를 구현하기 위한 중요한 시기에 있다”고 설명했다.

이종호 과기정통부 장관은 “인공태양 기술인 핵융합에너지는 탄소중립과 에너지 안보 위협을 동시에 해결할 잠재력을 가진 차세대 에너지원으로 가보지 않은 길을 개척해나가야 하는 도전적인 분야”라며 “KSTAR 1억도 초고온 플라즈마 30초 연속운전 달성 등 국내 우수한 기술력을 바탕으로 ITER 이후 실증단계에서도 핵융합에너지 개발을 주도하도록 준비하겠다”고 밝혔다.