빌 게이츠·베이조스 꽂혔다… “성배” 찬양받는 꿈의 에너지

화석 연료 대체할 ‘꿈의 에너지’
AI 발전으로 상용화 가까워지며
실리콘밸리 큰손들 앞다퉈 투자

미 LLNL 연구진은 지난해 12월 핵융합 발전을 통해 투입한 에너지보다 더 많은 에너지를 얻는 데 처음으로 성공했다. 사진은 레이저를 이용해 핵융합을 일으키는 시설 내부 모습. /미 로런스 리버모어 국립연구소(LLNL)

챗GPT를 개발한 오픈AI를 창업하기 전, 샘 올트먼 오픈AI CEO는 미국 실리콘밸리에서 투자자로 유명했다. 그의 투자처 중 한 군데가 미국의 핵융합 스타트업인 헬리온 에너지다. 민간 업체 최초로 핵융합로 내부의 플라스마 온도 1억도를 달성한 헬리온 에너지는 “2040년까지 전 세계 발전량의 20%를 핵융합으로 대체할 수 있다”고 장담한다. 올트먼은 이 회사에 3억7500만달러를 투자했고 피터 틸 페이팔 창업자도 투자자 중 한 명이다. 월스트리트저널(WSJ)에 따르면, 올트먼뿐만 아니라 제프 베이조스(아마존), 피터 틸(페이팔), 빌 게이츠(마이크로소프트), 마크 베니오프(세일즈포스) 등 실리콘밸리의 유명한 창업자들이 핵융합 상용화가 멀지 않았다고 믿고 투자에 뛰어들었다

정부나 국제기구에서 추진했던 핵융합 발전에 민간 업체가 뛰어들면서 투자 열기도 뜨거워지고 있다. 일명 ‘인공 태양’으로 불리는 핵융합 발전은 핵폐기물이나 탄소 배출이 없으면서도 효율이 높다. 미국 핵융합산업협회(FIA)에 따르면, 지난해 50억달러 이상의 민간 자금이 핵융합 분야에 투자됐으며, 투자받은 업체 7군데는 최소 2억달러의 자금을 조달받았다.

◇'탄소 배출 없는 꿈의 에너지’ 핵융합

세일즈포스 CEO인 베니오프는 “핵융합은 엄청난 꿈이며 성배(聖杯)이자 신화 속에 나오는 유니콘 같은 존재”라며 “작동만 할 수 있게 만들면 한계가 없다”고 말하는 ‘핵융합 전도사’다. 그와 게이츠는 소형 핵융합로 개발을 목표로 하는 코먼웰스퓨전시스템스에 투자했다. 미국 MIT 교내 벤처로 출발한 코먼웰스퓨전시스템스는 ‘스파크(SPARC)’라는 소형 핵융합로를 2025년까지 완성할 계획이다. 게이츠와 MS를 공동 창업한 폴 앨런은 미국 트라이알파에너지(TAE)테크놀로지스에 투자했다. 이 회사가 개발한 ‘코페르니쿠스’라는 핵융합로 내부에서 플라스마(원자핵과 전자가 분리된 이온 상태)의 움직임을 이용해 자체적인 자기장을 생성하는 기술을 보유하고 있다. 제프 베이조스 아마존 창업자가 10년 넘게 투자한 캐나다 제너럴퓨전은 2025년까지 영국 옥스퍼드 인근에 대규모 실험로를 건설하고 있다.

핵융합은 원자력 발전에 활용하는 핵분열과는 정반대 원리로 작동한다. 핵분열은 우라늄이나 플루토늄의 핵이 분열하면서 나오는 에너지를 이용하는 반면 핵융합은 수소가 헬륨으로 합쳐지면서 생기는 에너지를 쓴다. 태양이 빛과 열을 내는 것이 바로 태양 내부에서 수소의 핵융합 반응이 일어나고 있기 때문이다. 태양은 자체 질량과 중력으로 초고온 플라스마 상태를 스스로 만들어 끊임없이 핵융합 반응으로 열에너지를 만들어낸다. 그러나 지구에서는 1억도의 초고온 플라스마를 인위적으로 만들어야 한다. 1억도에 이르는 초고온을 만드는 기술, 안정적으로 플라스마 현상을 조절하는 기술 등 기술적 난관 때문에 몇 십 년 동안 좀처럼 진전이 이뤄지지 않았다.

◇기술적 진보 이뤘지만 상용화는 멀어

핵융합에 실리콘밸리 부자들의 돈이 몰린 것은 기술적 진보와도 연관이 있다. 2021년 8월 미국 로런스 리버모어 국립 연구소(LLNL)에서 투입된 에너지보다 큰 에너지를 순(純)생산하는 핵융합 ‘점화’가 거의 성공 단계에 다다랐다. 미국 스타트업 시장조사업체인 피치북은 “핵융합 펀드 자금의 75% 이상은 지난 2021년 이후에 모였다”고 밝혔다. 지난해 12월 LLNL은 “핵융합 점화에 드디어 성공했다”고 발표했다. 당시 연구팀은 2.05메가줄(MJ)의 에너지를 투입해 3.15MJ 에너지를 얻었다.

최근 핵융합에 관심이 모인 것은 AI 기술의 발전으로 실험 속도가 빨라진 덕도 있다. 핵융합 반응에 필요한 극한의 온도와 압력에 도달하는 초정밀 공정 작업 속도를 높이는 데 AI가 도움이 되기 때문이다. WSJ에 따르면, 실제로 헬리온 에너지의 일부 직원은 엔지니어링 작업의 속도를 높이기 위해 챗GPT를 사용하기 시작했다. 어니스트 모니즈 전 미국 에너지부 차관은 WSJ 인터뷰에서 “핵융합 반응에 필요한 핵심 기술 개발이 훨씬 수월해진 만큼, 10년 안에 한두 기업이 핵융합 발전을 상용화할 것”이라고 전망했다.

핵융합이 유망한 혁신 기술이긴 하지만 올트먼이나 게이츠가 가까운 시일 내에 핵융합 스타트업 투자로 돈을 벌기는 쉽지 않아 보인다. 벤처 투자 중에서도 핵융합은 장기적인 투자에 속한다. 과학적 혁신뿐만 아니라 수익을 창출할 수 있는 길을 보여줘야 하는데 아직도 기술적으로 넘어야 할 장벽이 많기 때문이다. LLNL도 “향후 20~30년간 핵융합이 상용화되긴 어려울 것”이라고 할 정도다.