[국가핵융합연구소] 에너지 걱정없는 미래, 우리만 믿으세요

연구 후발주자 불구 원천기술 확보 세계적 경쟁력 '입지'… 에너지 수입국 넘어 수출국으로

[국가 과학기술 50년, 미래 희망 100년] 국가핵융합연구소

▲ 국가핵융합연구소 전경.

핵융합에너지는 태양이 에너지를 내는 원리와 같은 방식으로 생성된다.

무한하면서도 환경파괴나 사고 위험 없이 대용량의 에너지를 생산할 수 있어 꿈의 에너지라 불리기도 한다.

선진국들은 오래전부터 핵융합에너지를 상용화하고자 연구를 진행했으나, 한국은 아직 후발주자에 속한다.

국가적 차원의 첫 핵융합연구는 기초과학지원연구원의 핵융합연구개발사업단이 시작한 1995년 시작됐다.

이때부터 초전도핵융합연구장치인 KSTAR 개발 사업이 시작된 것이다.

이후 핵융합연은 2005년 기초지원연의 부설기관으로 독립했다.

당시 국내 핵융합연구 역량과 산업은 마치 백지장 같았지만, 정부는 신소재 초전도 핵융합장치를 개발하겠다고 발표했다.

▲ 국가핵융합연구소 연구원이 초전도 핵융합연구장치 KSTAR의 운전을 앞두고을장치를 점검하고 있다.

핵융합연은 세계 최고 수준의 중공업 기술력을 바탕으로 초전도자석에 필요한 가공 및 열처리 기술, 대형 진공 용기의 설계 및 정밀 조립 기술 등을 확보해왔다.

핵융합연은 연구시작 12년 만인 2007년 세계 수준의 초전도 토카막을 완공했다. 이듬해 세계 최초로 단 한 번의 시험 운전 만에 최초플라스마 발생에 성공해 세계를 놀라게 했다. KSTAR 제작을 통해 초전도 자석 제작 기술, 진공기술 등 10대 기술 확보할 수 있었다. 또 초전도 핵융합장치 건설에 필요한 주요 구성품을 국내 기술로 개발하여 핵융합장치 건설 원천기술을 확보하고 세계적 기술경쟁력 입지를 다졌다.

본격적인 실험이 시작된 2010년에는 초전도 핵융합장치로는 세계 최초로 고성능 플라스마 상태인 H-모드를 달성했다. 2011년에는 핵융합 상용화를 위한 필수 과제인 핵융합 플라스마 경계면 불안전 현상(ELM)을 세계 최초로 제어하는 데 성공했다. 작년에는 세계 최장 기록인 고성능 플라스마 운전 속도를 56초까지 늘려 운전하는 등 KSTAR 운전 최종 목표인 300초 고성능 운전에 필요한 기술을 지속적으로 확보하고 있다.

KSTAR로 키운 핵융합연구 역량 이제 ITER 사업에서도 성과를 내고 있다. 미국, 유럽연합, 일본 등의 선진국들은 핵융합에너지 시대를 앞당기고자 라틴어로 '길'을 뜻하는 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)는 국제협력 하에 핵융합발전 실험로를 건설하는 프로젝트를 수행 중이다. ITER사업은 지난 40년간 세계 핵융합실험 장치들이 이루어 낸 실험결과들을 종합해 핵융합에너지 상용화를 공학적으로 점검하는 프로젝트로 우리나라는 KSTAR 개발 과정에서 얻은 핵융합 연구 역량을 바탕으로 2003년부터 ITER에 참여할 수 있었다.

복잡한 특성이 있는 핵융합로 개발과 운영에는 초고온, 고진공, 극저온 등 극한 환경에 필요한 각종 첨단 기술이 필요하다. 핵융합로 진단과 제어, 핵융합 시뮬레이션 등에 필요한 다양한 첨단 IT도 접목된다. 첨단기술의 집약체인 핵융합에너지 연구개발은 높은 수준의 과학기술 없이는 연구 진행이 어려워 참여 자체가 우리나라의 첨단과학의 위상을 보여주는 것이라고 할 수 있다. 현재 핵융합연구개발 로드맵에 따르면 핵융합으로 전기 생산이 가능해지는 시기는 2040년대다. 장기 프로젝트임에도 에너지 걱정 없는 미래를 위해 핵융합 연구원들의 끊임없는 연구와 노력이 계속되고 있다. 미래 에너지 개발을 성공적으로 마친다면 에너지 수입국을 넘어 에너지 수출국 대한민국을 꿈꿀 수 있게 될 것으로 전망된다.

최소망 기자