[D리포트] '핵융합 가속화'에 나선 영국, 한국이 초전도 기술 제공

영국 중부의 웨스트 버톤 지역.

석탄 화력발전소가 있던 곳입니다.

영국은 이곳에 오는 2040년까지 핵융합 발전소를 짓기로 했습니다.

상업발전을 성사시키는 게 목표입니다.

핵융합 발전은 '인공태양' 기술로도 불립니다.

핵분열 방식의 원자력발전과는 달리 방사성 물질이 나오지 않고, 연료로 수소를 쓰기 때문에 온실가스도 배출하지 않아 '꿈의 에너지'라고 불립니다.

기후 위기를 극복하기 위해서 영국 정부가 이 핵융합 발전에 대대적으로 힘을 쏟고 있는데, 한국 연구진이 핵심 기술로 꼽히는 초전도 자석 기술을 제공합니다.

우리나라와 영국, 미국 등 전 세계가 모여 'ITER'(이터)라는 핵융합 원자로를 짓고 있는데, 2050년은 돼야 실제 전기 생산이 되는 상용화가 될 거란 전망이 많습니다.

그러자 영국 정부는 독자적으로 이 시기를 앞당기겠다며, 10년 정도 빨리 핵융합 발전을 성사시키겠다고 나섰습니다.

핵융합 발전의 핵심 기술 중 하나는 초전도 케이블 기술입니다.

우리나라 대학과 기업이 이 기술을 영국에 제공하게 됐습니다.

핵융합 발전을 위해선 강력한 성능의 초전도 자석이 필요합니다.

이걸 만드는 데 필요한 게 바로 초전도 케이블입니다.

한승용 교수팀은 지난 2019년, '무절연 초전도'란 기존에 없던 방식으로 지구 자기장의 90만 배가 넘는 강력한 직류 자기장 자석을 개발했습니다.

이 연구 성과는 세계적 권위의 '네이처지'에도 실렸습니다.

영국 정부의 목표가 핵융합 발전의 '가속화'인 만큼 기술력을 갖춘 한국 연구진들에게 도움을 청한 셈입니다.

[에자트 나서/영국 원자력청 핵융합 사업 책임자 영국이 핵융합 발전의 모든 것을 개발할 수는 없습니다. 서울 대학교 연구진은 세계 최고 수준의 초전도 자석 기술을 가지고 있고 이것은 영국 핵융합발전소의 자석으로 적용될 수 있습니다.]

한국 연구진의 초전도 케이블은 현재 2m 길이입니다.

올해 3m급의 케이블을 만들어 테스트를 진행하고, 최종적으론 20m로 늘릴 계획입니다.

20m 길이 케이블을 연결하면, 아주 강력한 초전도 자석이 만들어질 수 있기 때문입니다.

[한승용/서울대 초전도응용연구센터 교수 : STEP(영국핵융합발전소)을 짓기 위해서 확실하게 기술적으로 가치를 얹었다. 그리고 앞으로 우리는 이들과 함께 노력해서 스텝을 완성할 것이라는 기술 파트너로서 공식적으로 인정받았다고 보시면 될 것 같고요.]

핵융합 발전이 '인공태양' 기술로도 불리는 이유는, 태양의 발열 방식과 같기 때문입니다.

수소엔 여러 종류가 있는데, 양성자 1개로만 이루어진 일반수소와 양성자에 중성자도 있는 중수소, 양성자에 중성자가 2개인 삼중수소가 있습니다.

중수소와 삼중수소가 핵융합으로 결합하면 { - } 중성자 2개 양성자 2개인 헬륨이 되고, 중성자 1개가 밖으로 나오게 됩니다.

이때 튀어나오는 강력한 에너지를 가진 중성자가 가열판에 부딪히면서 이 가열판이 물을 끓이고, 증기를 만들어 전기를 생산하게 되는 겁니다.

이런 핵융합은 태양에서나 가능한 일인데, 이걸 기술로 구현하려면 1억도 넘는 초고온이 필요하고, 중수소와 삼중수소가 융합할 수 있도록 이들을 플라즈마 형태로 만들어 핵융합 장치 안에 가둬야 합니다.

이 보라색의 플라즈마를 가두려면 매우 강력한 자기장이 필요합니다.

그 자기장 형성에 필요한 게 바로 초전도 자석인 겁니다.

한국 연구진이 개발한 초전도 케이블이 최종적으론 초전도 자석이 돼, 핵융합 발전의 핵심 기술이 될 수 있단 기대가 커지고 있습니다.

(취재 : 정구희, 영상취재 : 황인석, 영상편집 : 안여진, 제작 : 디지털뉴스편집부)

정구희 기자 koohee@sbs.co.kr