"초고온 플라즈마 장기간 운전·에너지 변환이 최대 관건"

윤시우 센터장 인터뷰
"연구 50년 세계선도 수준 올라
ITER 성공이 상용화 바로미터"

"핵융합 발전은 초고온·고밀도 플라즈마를 만들어 핵융합 반응을 유도해 얼마나 오랜 기간 운전할 수 있게 유지하고, 이 과정에서 나오는 고속의 중성자 운동에너지를 열에너지로 어떻게 변환할 것인지에 대해 인류가 처음으로 도전하는 에너지 정복기인 셈이다."

윤시우(사진) 한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터장은 최근 인터뷰를 통해 상상에서 점차 현실로 다가오고 있는 핵융합 발전의 성패를 좌우하는 핵심 관건에 대해 이같이 평가했다.

핵융합 발전은 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 인공적으로 구현해 얻은 열에너지를 전기에너지로 만들어 내는 것으로, 이산화탄소를 발생시키지 않아 미래의 청정 에너지원으로 주목받고 있다.

윤 센터장은 "KSTAR가 1억도 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전한 성과는 핵융합 연구가 시작된 지 50년 만에 길이 남을 역사가 될 것"이라고 평가했다. 그러면서 "우리나라의 경우 1995년 처음 핵융합 연구에 착수한 뒤 세계 최고 성능을 지닌 '초전도 핵융합연구장치(KSTAR)'를 건설하고 운영할 수 있는 기술을 확보하고 있다"면서 "고성능 플라즈마가 장시간 운전 연구와 핵융합로 핵심기술에 있어서도 세계를 선도하는 수준에 올라섰다"고 설명했다.

KSTAR는 고정밀의 초전도 자석과 고효율 장시간 중성입자빔 가열장치, 플라즈마 형상제어 및 운전제어 기술 등을 기반으로 세계 핵융합연구장치 중 처음으로 20초 연속 운전의 대기록을 달성했다.

그는 "앞으로 2023년에 50초, 2024년에 100초를 달성하고, 궁극적으로는 2025년에는 300초까지 유지해 24시간, 365일 동안 핵융합발전소를 운전할 수 있는 기술을 확보해 나갈 것"이라고 향후 계획을 제시했다.

그는 오는 2050년 목표인 핵융합 발전 상용화를 위해 해결해야 할 과제도 만만치 않다고 언급했다. 윤 센터장은 "핵융합 반응을 통해 나오는 고속의 중성자를 활용해 연료로 쓰이는 삼중수소를 어떻게 만들 것인지, 또 고속 중성자의 운동에너지를 열에너지로 바꿔 증기를 가열해 터빈을 돌려 전기를 생산하는 에너지 변환 및 수송 기술이 확보해야 하는 숙제가 남겨져 있다"고 밝혔다.

이같은 상황에서 우리나라를 포함한 7개 국가가 공동 프로젝트로 추진하고 있는 국제핵융합실험로(ITER)의 핵융합에너지 생산 여부가 핵융합 상용화의 중요한 시금석이 될 것으로 예상된다. 그는 "2035년 ITER가 에너지를 주입할 예정인데, 주입 에너지 대비 출력 에너지가 많게 나오면 핵융합에너지 상용화에 한 발짝 다가서는 획기적인 토대로 작용할 것"이라고 강조했다.

ITER의 성공이 핵융합에너지 시대를 열 바로미터 역할을 하게 될 것이라는 주장이다. 윤 센터장은 "핵융합 연구 패러다임은 미국, 유럽 중심에서 한국, 중국, 일본 등 아시아 중심으로 옮겨오고 있다"면서 "중국은 국가 차원에서 핵융합 연구에 '굴기' 수준으로 막강한 지원을 받고 있는 만큼 지속적인 지원과 인력 양성이 필요한 시기"라고 강조했다.

대전/글·사진=이준기기자 bongchu@dt.co.kr