"선진국 수준 에너지개발 이끈다"

[르포/대전 핵융합연구개발사업단]

국제핵융합실험로 프로젝트에 '국가대표'로 참여

파일럿 플랜트 KSTAR 제공 "실질적 연구 주도"

기초과학지원연구원 핵융합연구개발사업단 특수실험동에서 제작 중인 KSTAR의 구조와 작동방식을 한 연구원이 설명하고 있다.

프랑스 남부 엑상프로방스 근교 카다라슈 소재 핵에너지센터(CEN) 전경과 컴퓨터로 그린 미래의 완공된 국제핵융합발전소의 모습(위쪽). /AP=연합뉴스

대전에 있는 한국기초과학지원연구원 핵융합연구개발사업단(단장 이경수)은 지금 새로운 각오를 다지고 있다.

핵융합연구개발사업단이 ‘국가 대표’로 참여 중인 국제핵융합실험로(ITERㆍ이터) 프로젝트의 건설부지로 최근 프랑스 남부지방인 카다라슈가 확정되고 내년부터 ITER 건설작업이 본격적으로 시작되기 때문이다.

사업단이 현재 전력을 기울이는 사업은 ITER의 파이럿플랜트(pilot plant) 역할을 하게 될 ‘차세대초전도핵융합연구장치(KSTARㆍ케이-스타)’ 제작이다. KSTAR는 3억℃ 이상의 고온 플라즈마 상태를 지속시키면서 핵융합 반응을 달성하는 토카막 방식의 핵융합 연구장치로서는 처음으로 초전도자석을 이용한 시설이기 때문에 그만큼 신경도 많이 쓰인다.

핵융합 발전에 필수적인 초고온 플라즈마를 가두는 데 필요한 자기장을 만들기 위해서는 몇만 암페어의 전류를 자석에 흘려야 하며 이를 위해서는 자석내 저항을 최대한 줄여야 하는 데 KSTAR는 초전도자석을 적용, 저항을 0(제로)로 만드는 데 성공했다.

KSTAR는 높이 8.6m, 지름 9.4m의 거대한 원형 구조물이다. 무겁고도 큰 부품들을 설계된 공정대로 조립하는 데 조립 오차가 1㎜이내여야 할 정도로 정밀도를 요구한다. 사업단은 3차원 측정장치 등 첨단장비까지 동원하며 초전도자석 생산 및 최종조립에 박차를 가하고 있다. 현재 공정률 86%로 오는 2007년 8월 완공을 목표로 한다.

이경수 사업단장은 “2007년 KSTAR가 완공되면 ITER가 건설되는 2015년까지 미국ㆍ일본ㆍ유럽연합(EU) 등 세계 각국에서 온 핵융합 전문가들이 우리 연구장치를 갖고 실험에 몰두하게 된다”며 “한국이 실질적인 핵융합 연구의 중심국가가 되는 셈이다”고 말했다.

한국을 포함, EUㆍ미국ㆍ중국ㆍ러시아ㆍ일본 등 6개국이 향후 10년간 모두 50억달러를 투입할 ITER 건설계획에 한국은 10%의 지분으로 참여했다. 더욱 중요하게는 건설완료까지 파이럿 실험로 역할을 할 KSTAR를 한국이 제공한다. KSTAR는 ITER 방식과 같은 구조를 가지며 단지 부피만 27분의1 규모다. 때문에 2015년 ITER가 실제 가동하기 전까지 사전실험이 가능해진다.

KSTAR가 ITER 사업의 파이럿 플랜트로 선택 되기까지는 정확한 판단과 함께 행운도 따랐다. ITER 설립부지를 두고 EU와 일본이 서로 눈치를 보고 미국은 사업자체에 회의적일 때 한국이 초전도자석이라는 신기술로 뛰어들었기 때문이다. 지난 2003년 한국이 ITER 사업에 한몫 낄 수 있었던 것도 KSTAR의 기술력에 힘입은 바다.

ITER 건설부지가 확정됐지만 전체계획의 순항을 위해서는 아직 할 일이 많다. 먼저 ITER 공동이행협정(JIA)을 체결해야 한다. 여기에는 10년간의 ITER 건설기간 뿐만 아니라 이후 20년간의 운영기간 동안의 각국의 역할 분담비율과 추진계획이 들어간다.

한국의 ITER 참가는 인류의 존망자체를 결정할 차세대 에너지 문제해결에 역할을 할 것을 세계에서 인정받았기 때문으로 볼 수 있다. 우리 정부의 발걸음도 바빠졌다.

정부는 최근 발표한‘국가 핵융합에너지개발 기본계획(안)’에서 ITER 프로젝트에 참여하면서 2035년에는 한국형 핵융합발전소를 설계하고 2040년에는 핵융합에너지를 상용화한다는 중장기 계획을 내놓았다. 이을 위한 예산으로 2035년까지 4조9,650억원을 투입(ITER 참여비용 포함)한다.

내년 가을까지 완료할 ITER 공동이행협정 국회 비준시 특별법 형태로 핵융합 전문연구기관 설립 근거까지 마련, 핵융합 연구에 대한 확고한 기반도 구축한다는 방침이다.

핵융합 에너지확보와 함께 부수적으로 첨단기술의 산업화도 기대된다. 초전도, 초고진공 등 기계ㆍ재료ㆍ전기ㆍ전자 등 산업분야의 극한기술을 획득전망도 밝다.

심재인 한국핵융합협의회장은 “핵융합 발전은 전기생산과 함께 나오는 열원을 이용, 수소를 생산함으로써 수소경제를 이룰 수 있는 궁극적 에너지원”이라며 “세계 에너지수요 및 온실가스 배출, 근원적 안전성 문제등 모든 면에서 최상의 해결책”이라고 말했다.