기술력 발판 7개국 ITER사업 추진…올 실증로 건설전략 마련도
"비록 출발은 늦었지만 세계 핵융합 기술 추격에 성공했고 이제 7개국이 함께 추진하는 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트를 우리가 리드하고 있습니다. 이대로라면 미래 에너지원인 핵융합을 우리가 가장 먼저 상용화해 수출할 수 있을 것입니다."
이경수 국가핵융합연구소 소장은 격앙된 목소리로 한국의 과학기술과 엔지니어링 능력이 핵융합 분야에서 결합, 원자력발전에 이은 또다른 성공 스토리를 이뤄낼 수 있을 것이라고 자신했다. 지난 5일 찾은 대전 국가핵융합연구소는 오는 6월 시작될 한국형 핵융합연구장치(KSTAR) 가동을 앞두고 보다 극한의 온도와 물질상태를 구현하기 위한 장치 업그레이드 작업을 한창 진행하고 있었다.
◇극미시 세계서 미래 에너지 얻는다=핵융합은 원자핵이라는 극미시 세계에 담긴 힘을 다룬다는 점에서 원자력발전과 닮은 기술이다. 다만 원자력발전이 원자핵을 강제로 쪼개면서 나오는 에너지를 이용한다면 핵융합은 두 개 원자핵이 합쳐지면서 만들어지는 더 큰 힘을 얻기 위한 것이다.
원자력발전에 비해 얻을 수 있는 에너지가 훨씬 크고 사용하는 재료도 바다에서 만들어지는 중수소와 삼중수소로 간단하다. 원자력발전의 골칫거리인 핵폐기물도 없다. 우리 우주를 빛내고 있는 거대한 `별'의 힘을 지구에서 인공적으로 실현하는, 꿈 같은 기술이다. 그러나 아직 과학적으로 가야 할 길이 멀고, 100% 성공 가능성이 보장되지 않는다는 게 문제다.핵융합연은 오는 2030년대 후반이 돼야 핵융합이 실용화될 것으로 보고 있다.
세계 각국은 긴 시간과 막대한 비용이 드는 핵융합 연구를 추진하기 위해 7개국 공동 ITER 사업을 추진하고 있다. 우리나라를 비롯해 유럽연합, 일본, 미국, 러시아 등 7개국이 멤버로 참여하고 있다. 총 112억 유로, 건설비만 51억 유로가 드는 사업으로, 우리나라는 전체 비용의 9.09%를 분담하고 있다. 2004년부터 시작돼 오는 2040년까지 핵융합실험로 건설과 운영, 방사능감쇄, 해체 등 4단계를 완성할 계획이다.
◇후발국에서 리드 국가로=우리나라는 지난 1995년부터 2007년까지 11년 8개월간 KSTAR를 건설, 선진국에 비해 한참 늦게 핵융합 연구를 시작했다. 그러나 초전도자석, 운영소프트웨어 등 ITER와 거의 동등한 기술을 KSTAR에 채택, ITER보다 한발 앞서 각종 기술적 난제들을 해결하면서 세계적인 주목을 받고 있다.
이경수 소장은 "우리 과학기술자들의 집중력과 중공업ㆍ엔지니어링 분야의 산업기술이 결합, ITER에서 예상되는 기술적 어려움을 한 템포 빠르게 해결해 가고 있다"며 "특히 휴일을 잊고 정해진 기한보다 먼저 일을 끝내는 특유의 `빨리빨리 정신'으로 ITER 프로젝트를 우리가 리드하고 있다"고 말한다.
국내 기술자들은 KSTAR를 세우면서 초전도선재와 대형 초전도자석 제작기술, 초전도 전류전송기술, 핵융합연구장치 조립기술, 전원공급장치 제작기술 등을 자력으로 개발했다. 이것이 최근 ITER 국제 프로젝트 수주로 이어지고 있다.
이전에는 각국 전략물질로 분류돼 수입도 할 수 없었던 초전도소재를 삼성전자와 고려제강이 국산화 개발을 마쳤다. 그 성과에 힘입어 KAT는 593억원 규모의 ITER 초전도선재 공급사업을 따냈다. KSTAR의 핵심장치들이 담긴 진공용기를 제작한 현대중공업도 ITER 진공용기 제작사업을 따내 2012년부터 5년간 1435억원 규모의 매출을 올리게 됐다.
ITER 조립장치, 초전도자석 구조 공급도 국내 기업 참여가 확정적이다. KSTAR 조립장치를 공급한 SFA는 이달초 300억원 규모 ITER 조립장치 입찰에서 해외 업체들을 따돌리고 수주했다. 두산중공업도 일본과 유럽이 맡은 초전도자석 구조물 프로토타입 공급 계약을 막바지 진행하고 있다. ITER의 핵심인 초전도자석을 둘러싸는 구조물을 제작하는 것으로, 이번 프로토타입 제작 이후 3단계로 사업이 추진된다. 총 사업비 1000억원 이상으로, 프로토타입을 제작한 기업이 전체 사업을 맡는 구조라는 게 핵융합연 측의 설명이다.
이경수 소장은 "우리 기업들은 이미 KSTAR를 만들어 봤고, 엔지니어링 기술이 우수해 가격경쟁력이 일본, 유럽 등에 비해 훨씬 우수하다"고 말했다.
원래 가속기용으로 개발됐지만 KSTAR에서 핵융합 분야에 처음 채택한 제어소프트웨어 `에픽스'도 ITER 제어용으로 채택됐다. KSTAR가 한발 앞서 헤쳐나간 극한기술 R&D 성과를 ITER가 그대로 따라하는 모양새다.
◇중수소 이용 올해 첫 실험=핵융합 연구는 검증되지 않은 기술을 하나하나 짚어가며 개발해내야 하는 험난한 과정이다. 핵융합연은 2008년과 지난해 2년간 연속으로 플라즈마 생성 실험에 성공한 데 이어 올해는 강력한 자기장을 내뿜는 컨트롤 코일을 KSTAR 내부에 장착해, 플라즈마가 내부 장치의 표면과 닿지 않도록 D자 형태로 제어하는 시도를 처음 할 예정이다. 현재 컨트롤 코일 설치작업이 막바지 진행되고 있다. 또 플라즈마의 온도를 높이기 위해 KSTAR 옆에 중성입자빔 가열장치를 설치할 예정이다. 작은 규모의 가속기로, 입자간 충돌을 통해 에너지를 높이는 역할을 하게 된다. 내부에서 발생하는 높은 온도에 대비해 KSTAR 내부 표면을 검은색 탄소 타일로 덮는 작업도 곧 시작된다. 원료도 수소가 아닌 중수소가 올해 처음 사용된다.
이경수 소장은 "KSTAR의 최종 목표는 3억도의 플라즈마를 300초까지 유지하는 것이지만 올해는 5000만도를 5초 이상 유지하는 게 목표"라고 말하고 "핵융합을 이용해 실제로 에너지를 얻는 실증로 건설 전략도 올해부터 수립할 계획"이라고 말했다.
안경애기자 naturean@
이경수 국가핵융합연구소 소장은 격앙된 목소리로 한국의 과학기술과 엔지니어링 능력이 핵융합 분야에서 결합, 원자력발전에 이은 또다른 성공 스토리를 이뤄낼 수 있을 것이라고 자신했다. 지난 5일 찾은 대전 국가핵융합연구소는 오는 6월 시작될 한국형 핵융합연구장치(KSTAR) 가동을 앞두고 보다 극한의 온도와 물질상태를 구현하기 위한 장치 업그레이드 작업을 한창 진행하고 있었다.
◇극미시 세계서 미래 에너지 얻는다=핵융합은 원자핵이라는 극미시 세계에 담긴 힘을 다룬다는 점에서 원자력발전과 닮은 기술이다. 다만 원자력발전이 원자핵을 강제로 쪼개면서 나오는 에너지를 이용한다면 핵융합은 두 개 원자핵이 합쳐지면서 만들어지는 더 큰 힘을 얻기 위한 것이다.
원자력발전에 비해 얻을 수 있는 에너지가 훨씬 크고 사용하는 재료도 바다에서 만들어지는 중수소와 삼중수소로 간단하다. 원자력발전의 골칫거리인 핵폐기물도 없다. 우리 우주를 빛내고 있는 거대한 `별'의 힘을 지구에서 인공적으로 실현하는, 꿈 같은 기술이다. 그러나 아직 과학적으로 가야 할 길이 멀고, 100% 성공 가능성이 보장되지 않는다는 게 문제다.핵융합연은 오는 2030년대 후반이 돼야 핵융합이 실용화될 것으로 보고 있다.
세계 각국은 긴 시간과 막대한 비용이 드는 핵융합 연구를 추진하기 위해 7개국 공동 ITER 사업을 추진하고 있다. 우리나라를 비롯해 유럽연합, 일본, 미국, 러시아 등 7개국이 멤버로 참여하고 있다. 총 112억 유로, 건설비만 51억 유로가 드는 사업으로, 우리나라는 전체 비용의 9.09%를 분담하고 있다. 2004년부터 시작돼 오는 2040년까지 핵융합실험로 건설과 운영, 방사능감쇄, 해체 등 4단계를 완성할 계획이다.
◇후발국에서 리드 국가로=우리나라는 지난 1995년부터 2007년까지 11년 8개월간 KSTAR를 건설, 선진국에 비해 한참 늦게 핵융합 연구를 시작했다. 그러나 초전도자석, 운영소프트웨어 등 ITER와 거의 동등한 기술을 KSTAR에 채택, ITER보다 한발 앞서 각종 기술적 난제들을 해결하면서 세계적인 주목을 받고 있다.
이경수 소장은 "우리 과학기술자들의 집중력과 중공업ㆍ엔지니어링 분야의 산업기술이 결합, ITER에서 예상되는 기술적 어려움을 한 템포 빠르게 해결해 가고 있다"며 "특히 휴일을 잊고 정해진 기한보다 먼저 일을 끝내는 특유의 `빨리빨리 정신'으로 ITER 프로젝트를 우리가 리드하고 있다"고 말한다.
국내 기술자들은 KSTAR를 세우면서 초전도선재와 대형 초전도자석 제작기술, 초전도 전류전송기술, 핵융합연구장치 조립기술, 전원공급장치 제작기술 등을 자력으로 개발했다. 이것이 최근 ITER 국제 프로젝트 수주로 이어지고 있다.
이전에는 각국 전략물질로 분류돼 수입도 할 수 없었던 초전도소재를 삼성전자와 고려제강이 국산화 개발을 마쳤다. 그 성과에 힘입어 KAT는 593억원 규모의 ITER 초전도선재 공급사업을 따냈다. KSTAR의 핵심장치들이 담긴 진공용기를 제작한 현대중공업도 ITER 진공용기 제작사업을 따내 2012년부터 5년간 1435억원 규모의 매출을 올리게 됐다.
ITER 조립장치, 초전도자석 구조 공급도 국내 기업 참여가 확정적이다. KSTAR 조립장치를 공급한 SFA는 이달초 300억원 규모 ITER 조립장치 입찰에서 해외 업체들을 따돌리고 수주했다. 두산중공업도 일본과 유럽이 맡은 초전도자석 구조물 프로토타입 공급 계약을 막바지 진행하고 있다. ITER의 핵심인 초전도자석을 둘러싸는 구조물을 제작하는 것으로, 이번 프로토타입 제작 이후 3단계로 사업이 추진된다. 총 사업비 1000억원 이상으로, 프로토타입을 제작한 기업이 전체 사업을 맡는 구조라는 게 핵융합연 측의 설명이다.
이경수 소장은 "우리 기업들은 이미 KSTAR를 만들어 봤고, 엔지니어링 기술이 우수해 가격경쟁력이 일본, 유럽 등에 비해 훨씬 우수하다"고 말했다.
원래 가속기용으로 개발됐지만 KSTAR에서 핵융합 분야에 처음 채택한 제어소프트웨어 `에픽스'도 ITER 제어용으로 채택됐다. KSTAR가 한발 앞서 헤쳐나간 극한기술 R&D 성과를 ITER가 그대로 따라하는 모양새다.
◇중수소 이용 올해 첫 실험=핵융합 연구는 검증되지 않은 기술을 하나하나 짚어가며 개발해내야 하는 험난한 과정이다. 핵융합연은 2008년과 지난해 2년간 연속으로 플라즈마 생성 실험에 성공한 데 이어 올해는 강력한 자기장을 내뿜는 컨트롤 코일을 KSTAR 내부에 장착해, 플라즈마가 내부 장치의 표면과 닿지 않도록 D자 형태로 제어하는 시도를 처음 할 예정이다. 현재 컨트롤 코일 설치작업이 막바지 진행되고 있다. 또 플라즈마의 온도를 높이기 위해 KSTAR 옆에 중성입자빔 가열장치를 설치할 예정이다. 작은 규모의 가속기로, 입자간 충돌을 통해 에너지를 높이는 역할을 하게 된다. 내부에서 발생하는 높은 온도에 대비해 KSTAR 내부 표면을 검은색 탄소 타일로 덮는 작업도 곧 시작된다. 원료도 수소가 아닌 중수소가 올해 처음 사용된다.
이경수 소장은 "KSTAR의 최종 목표는 3억도의 플라즈마를 300초까지 유지하는 것이지만 올해는 5000만도를 5초 이상 유지하는 게 목표"라고 말하고 "핵융합을 이용해 실제로 에너지를 얻는 실증로 건설 전략도 올해부터 수립할 계획"이라고 말했다.
안경애기자 naturean@
