ITER ‘인공태양’ 조립 시작…핵융합 상용화 실증 최종 관문 돌입

'ITER' 프랑스서 '장치 조립착수 기념식'…ITER 7개 회원국 정상 등 축하 메시지

태양의 에너지 생산 원리인 핵융합을 이용해 지상에 안전하고 깨끗한 미래에너지원인 ‘인공태양’을 만드는 국제공동 프로젝트 ‘국제핵융합실험로'(ITER)의 핵융합 반응장치 조립이 시작됐다.

과학기술정보통신부는 28일 유럽연합(EU)과 한국 등 세계 7개국으로 구성된 ITER 국제기구가 프랑스 카다라슈의 ITER 건설 현장에서 ‘장치조립 착수 기념식’을 하고 실제 핵융합 반응이 일어나는 실험장치 조립에 들어갔다고 밝혔다.

기념식은 ITER 건설 현황과 향후 조립 계획 소개에 이어 에마뉘엘 마크롱 프랑스 대통령의 환영사와 한국·중국·인도·일본·러시아·미국 등 회원국 정상급 인사의 영상·서면 축하 메시지 등으로 진행됐으며 전 세계에 유튜브로 생중계됐다.

문재인 대통령은 영상 축사에서 “인공태양은 바다물을 활용해 거의 무한정 생산이 가능하고 방사능 위험이나 온실가스 배출도 없는 꿈의 에너지”라며 “한국은 우수한 과학기술자들이 ITER에 더 많이 참여하도록 지원하고, 2050년 ‘청정하고 안전한 핵융합에너지’ 실현을 위해 국제사회와 함께할 것”이라고 약속했다.

ITER 핵융합 반응장치는 100만 개 이상의 부품으로 구성된 토카막(자기 밀폐형 핵융합)으로, 바닷물에서 추출 가능한 중수소와 리튬(삼중수소)을 연료로 핵융합 반응 최적 온도인 1억5000만℃의 고온 플라스마를 만들어 지속적인 핵융합 반응을 일으키는 장치다.

핵융합 발전은 연료가 무한하고 고준위 방사성 폐기물 발생이나 폭발 등 위험이 없어 궁극적인 미래 에너지원으로 주목받고 있으나 이를 실현하는 데에는 과학 기술적 난제가 많아 수십 년째 실현 가능성에 대한 논란이 벌어지고 있다.

그러나 이 장치가 2025년 완성돼 10년여간의 실증실험을 거치면 1980년대 핵융합에너지의 평화적 이용 움직임이 시작된 이래 지금까지 지속하고 있는 실현 가능성 논란에 대한 최종 해답을 얻을 수 있을 것으로 보인다.

유석재 국가핵융합연구소(NFRI) 소장은 이날 브리핑에서 “오늘 조립착수 기념식은 핵융합 에너지가 (인류가 활용할 수 있는) 가시권 안으로 들어왔음을 선언하는 행사”라며 “‘핵융합에너지 가능성’ 주장이 더는 양치기 소년의 외침이 아니라는 의미”라고 설명했다.

ITER은 핵융합에너지 대량 생산 가능성을 실증하기 위해 EU·한국·중국·인도·일본·러시아·미국 등 7개국이 공동으로 개발·건설·운영하는 실험로다. 10년 이상의 설계 과정을 거쳐 2007년 건설하기 시작했으며 2025년 완공 후 2040년까지 실험, 운영하는 인류 최장·최대 과학 프로젝트이다.

ITER 건설비용은 프랑스 등 EU 회원국이 현물과 현금으로 45.46%를 분담하고 한국·중국·인도·일본·러시아·미국 등 6개국이 9.09%씩 분담하고 있다. 회원국들은 이 사업을 통해 창출되는 모든 지적재산권 등을 100% 공유하게 된다.

국내 초전도 핵융합실험 장치인 ‘KSTAR’의 27배 크기인 ITER는 완공후 열출력 500㎿, 에너지 증폭률(Q) 10 이상으로 운전하는 실증실험을 통해 핵융합에너지 실용화가 가능하다는 것을 공학적으로 실증하게 된다. Q 값이 10이라는 것은 핵융합 반응으로 방출되는 에너지가 주입된 에너지보다 10배 많음을 뜻한다.

이날 기념식은 그동안 회원국들이 각자 개발·제작해 온 핵심 품목들을 건설 현장으로 운송해 하나의 장치로 조립하는 단계(Assembly Phase)에 본격 진입했음을 알리는 행사다.

극한의 크기와 무게를 가진 품목들을 엄격한 공차와 세밀한 일정을 준수하며 최종 조립·설치하는 과정 자체가 최고 난도의 과학 기술적 도전으로 여겨지고 있으며, 조립에는 약 4년 반이 소요될 것으로 예상된다.

우리나라는 ITER를 이루는 9개 주요 장치를 조달하며 국내 110여개 산업체가 제작에 참여하고 있다. 우리나라는 올해까지 ITER에 참여하며 현금·현물 등으로 3723억원을 분담했으나 ITER 국제기구와 다른 회원국으로부터 수주한 조달품 규모는 6180억원에 이른다.

특히 우리나라는 이날 조립 시작을 알린 기념식에서 조립 첫 순서를 장식한 핵심 부품인 진공용기 첫 섹터와 열차폐체를 제작해 조달했고, 조립작업을 수행하는 높이 23m, 무게 900t의 조립빌딩 내부 섹터부조립장비(SSAT)도 국내 업체가 제작했다.

ITER 조립과 실험, 운용과정에서도 우리나라는 중요할 역할을 할 것으로 예상된다. 현재 세계에서 가동 중인 핵융합실험장치 중 ITER과 똑같은 방식은 국내의 KSTAR밖에 없어 KSTAR 건설 경험과 실험데이터는 그대로 ITER에 적용될 예정이다. 또 ITER 국제기구에서도 건설 총괄 직책인 기술 사무차장과 건설부문장을 우리 과학자가 잇달아 맡고 있다.

과기정통부는 2050년대 핵융합에너지 실현 목표를 달성하고 한국이 앞으로도 글로벌 경쟁력을 가지고 기술과 시장을 선도할 수 있도록 장기적 연구개발과 인력양성에 정책적 노력을 지속할 계획이라고 밝혔다.

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