'꿈의 에너지' 핵융합에 1.2조 투자... 상용화 민간과 협력 추진

과기정통부, '핵융합에너지 실현 가속화 전략' 발표... 산업화 기반·기술개발·생태계 조성 목표

[유창재 기자]

▲ 이종호 과학기술정보통신부 장관이 22일 오후 대전광역시 유성구 한국핵융합에너지연구원을 방문해 초전도핵융합연구장치 'KSTAR'를 시찰하고 있다. ⓒ 과학기술정보통신부 대변인실 이영규

태양에서 에너지가 만들어지는 원리를 모방하여, 중수소와 삼중수소의 핵융합 반응을 통해 에너지를 생산하는 '핵융합' 기술개발과 인프라 구축을 위해 민간이 생태계를 조성할 수 있도록 하는 신규 프로젝트가 기획 추진된다. 이를 위해 민-관이 합동으로 하는 핵융합 연구개발(R&D)과 인프라 조성 등을 담은 1조2천억 원 규모 사업 예비타당성 조사가 실시될 예정이다. 

과학기술정보통신부(아래 과기정통부)는 22일 오후 대전 유성구 한국핵융합에너지연구원에서 이종호 과기정통부 장관이 주재한 '제20차 국가핵융합위원회'(아래 위원회)에서 '핵융합에너지 실현 가속화 전략(안)'을 심의·의결했다. 

특히 위원회는 탈탄소 시대에 에너지 주권을 확보하기 위해 "민-관 합동으로 핵융합 혁신기술을 개발하고 관련 인프라 구축을 위한 1조2천억 원 규모의 '핵융합 혁신형 기술개발 및 인프라 구축사업' 예비타당성조사도 기획 추진할 예정"이라고 밝혔다. 
 

▲ 핵융합에너지의 발생 원리와 특징 ⓒ 과학기술정보통신부

 
핵융합에너지의 장점으로는 ▲탄소를 배출하지 않으며 ▲고준위 방폐물을 발생시키지 않고 ▲폭발의 위험도 없어 높은 안전성을 지니고 있어 미래 에너지로 주목받고 있다. 더구나 핵융합 기술은 고온초전도, 혁신형 핵융합 장치 등 혁신 기술개발과 인공지능(AI), 디지털트윈 등 첨단 기술과의 접목으로 새로운 기술적 돌파구가 마련되며 상용화에 대한 기대가 점점 커지고 있고 진단했다. 

과기정통부에 따르면, 핵융합에너지의 특징은 현재 전(全)산업 AI·디지털화로 미래 에너지 수요 증가에 대응해 해외 빅테크 기업의 핵융합에 대한 대규모 투자가 이루어지고 있다. 또 전 세계 주요국들 역시 민간기업과 협력을 바탕으로 핵융합에너지 상용화를 앞당기기 위한 노력이 증가하고 있으며 도전적 목표도 제시하고 있다.
 

▲ 한국핵융합에너지연구원의 차세대 초전도핵융합연구장치(KSTAR). ⓒ 과학기술정보통신부 대변인실 이영규

 
김태영 과기정통부 미래에너지환경기술과장은 "우리나라는 그동안 중장기 정책을 마련하여 핵융합에너지 생산을 위해 필요한 기술을 체계적으로 확보해 왔다"면서 "한국형 초전도 핵융합 연구장치인 초전도핵융합연구장치(KSTAR)의 건설·운영 경험과, 국제핵융합실험로(ITER) 사업 참여를 통해 대규모 핵융합로 설계·제작·운영 노하우를 축적했다"고 설명했다. 

이어 그는 "핵융합로 장치·부품 조달을 통해 획득한 제조역량과 디지털 역량, 핵융합과 공통핵심기술을 가진 원자력분야의 우수한 역량은 미래 핵융합에너지 선도를 위한 기반이 될 것으로 기대된다"고 전했다. 

그러면서 김 과장은 이번에 수립한 '핵융합에너지 실현 가속화 전략(안)'의 정책목표로 "핵융합 글로벌 상용화 선도국가 실현"이라는 비전하에, 핵융합에너지 상용화에 주도적으로 참여할 역량을 확보하여 탈탄소 시대 에너지 안보·주권의 핵심축으로 도약하겠다는 것으로 설정했다"면서 9대 핵심과제를 소개했다. 

정부는 기술혁신, 산업화, 생태계라는 세 가지 기본방향을 중심으로 ▲민-관 협력을 통한 핵융합 기술혁신 ▲핵융합에너지 산업화 기반 구축 ▲핵융합에너지 혁신생태계 조성이라는 3대 전략과 9가지 핵심 과제를 수립했다고 알렸다. 
 

▲ 민-관 협력을 통한 핵융합 기술혁신 ⓒ 과학기술정보통신부

 
정부의 전략을 살펴보면, 민-관 협력을 통한 핵융합 기술혁신으로 우선 미래 성장 가능성이 큰 글로벌 핵융합 연구·실증 엔지니어링 시장을 선도하기 위한 '퓨전(Fusion) 엔지니어링 혁신 프로젝트'를 추진한다. 이 프로젝트는 민간의 우수한 엔지니어링 역량과 공공의 핵융합 기술 역량을 결합하는 민-관 공동 개발체계 방식으로, 핵융합 실증로 건설 단계에서 반드시 필요한 디버터·증식블랑켓 등 핵심기술 개발을 지원한다.

또 민간의 창의적 기술 연구를 지원하고, 민간의 연구성과가 핵융합로 소형화 기술로 연결될 수 있도록 민-관 협력 '플러그인(Plug-in, PLasma for Unlimited power Generation & INnovation) 프로그램'을 도입한다. 민간의 컨소시엄이 연구개발을 주도하고, 공공기관은 컨소시엄에서 개발된 기술이 핵융합로에 적용될 수 있도록 지원하는 역할을 담당하며, 해외 시장에도 진출할 수 있도록 수출지원도 병행한다.

그리고 '핵융합 디지털 혁신'을 위해 디지털트윈 기술로 핵융합로의 설계 고도화 및 검증 신뢰성을 높이고, 인공지능 기술을 활용하여 핵융합로의 표준 운영 기술을 개발한다. 사물인터넷(IoT) 기반의 핵융합로 운전상태 모니터링 기술도 마련할 계획이다. 

다음으로, 민간이 주도하고 참여하는 '핵융합에너지 산업화 기반'을 구축하기 위해 민간기업과 대학, 출연(연) 등으로 구성된 '핵융합 혁신포럼'을 올해 하반기에 출범한다는 목표다. 또, 대형 연구 인프라 구축 등에 따른 내수시장 활성화와 핵융합 관련 스타트업 창업 등을 지원하는 'K-퓨전 스타트업(Fusion Startup) 프로젝트'도 추진한다. 

국내 핵융합 기업에 대한 세계시장 진출을 지원하고자 산업 수요에 맞춰 중성자 및 저온 플라즈마 기술 분야 등 핵융합 관련 기술의 산업적 활용을 다양화하고 관련 신산업을 창출해 나가기로 했다.

핵융합에너지 혁신 생태계 조성을 위해 민간 중심의 연구개발 지원체계로 전환해서 민간이 초전도핵융합연구장치(KSTAR)를 공동 활용하고 실험에 참여할 수 있도록 지원하는 등 '핵융합 빅데이터 센터' 구축도 준비하고 있다. 

동시에 핵융합 인력수요 확대 대응을 위한 전문인력 확보·양성을 위해 인건비 제도개선, 유치기관에 대한 인센티브 제공 등도 적극 검토하며, 중장기적으로는 미래 핵융합 인력 수요와 공급 분석을 바탕으로 안정적 인력 수급을 위한 양성 방안도 마련할 계획이다.

끝으로 혁신생태계 조성의 일환으로 글로벌 리더십을 강화하고 거버넌스를 주도하기 위한 기반도 마련하는 등 미국, 유럽, 일본 등 국가 간 연구시설의 전략적 공유 및 공동 연구 등을 통해 핵융합에너지 산업화 기반을 조성해 나갈 예정이다.

과기정통부는 이와 같은 전략을 추진하기 위한 1조2천억 원 규모 '핵융합 혁신형 기술개발 및 인프라 구축사업' 예비타당성 조사를 추진한다.
 

▲ 중성자 활용 분야 예시 ⓒ 과학기술정보통신부

 
한편, 핵융합위원회 폐회 이후에 '핵융합 연구성과 전시회'와 '공공-민간 핵융합 협력체 결성식'이 개최됐다. 

'공공-민간 핵융합 협력체 결성식'에서는 이번 전략의 핵심 내용인 민-관 협력의 일환으로 국내 핵융합 기업들이 공공기관과 함께 핵융합 연구시설 부품·장비(TF Coil 등), 건설사업 참여 등 세계시장 공략을 위한 협력을 추진하기로 의견을 모았다. 

이에 이종호 위원장(과기정통부 장관)은 "핵융합에너지는 에너지 문제 및 전력수요 증가 문제의 해결책으로, 미래에는 핵융합에너지 기술을 확보한 나라만이 글로벌 에너지 시장을 주도할 수 있다"면서 "민-관 협력 중심의 R&D(연구개발) 전환과 핵융합 생태계 강화를 통해 핵융합에너지를 조기에 확보하여 에너지 패권 경쟁에서 주도권을 확보하겠다"고 약속했다. 
   

▲ 이종호 과학기술정보통신부 장관이 22일 오후 대전광역시 유성구 한국핵융합에너지연구원에서 열린'제20차 국가핵융합위원회'를 주재하고 있다. ⓒ 과학기술정보통신부 대변인실 이영규