핵융합에너지 국제협력 가속화, ITER와 소형 핵융합로 병행 전략
한국은 핵융합에너지 상용화를 위해 ITER 중심의 공공 주도 대형 프로젝트를 유지하면서, 고온초전도체 기술 및 소형·혁신형 핵융합로 개발을 병행하는 이중 전략을 추진 중입니다. 이는 과기정통부가 2024년 발표한 '핵융합에너지 실현 가속화 전략'과 2025년 현재 국제적 핵융합 연구 환경 변화에 대응하기 위한 핵심 방안으로, KSTAR 등 기존 인프라와 민간 협력 기반을 바탕으로 구체화되고 있습니다. 본문에서는 ITER 프로젝트 현황, 고온초전도체 기술 개발, 소형 핵융합 기술 세계 동향, 한국의 민·관 R&D 전략, 그리고 핵융합 에너지 상용화를 위한 종합 계획 등을 상세히 설명합니다.
1. ITER 프로젝트: 국제협력의 중심축
ITER(국제핵융합실험로)는 세계 35개국이 참여한 초대형 국제공동연구 프로젝트로, 프랑스 카다라슈에 건설 중입니다. ITER의 목표는 세계 최초로 핵융합 반응으로부터 에너지를 생산하고, 이를 통해 핵융합 발전의 기술적 타당성을 입증하는 것입니다.
현재 ITER는 중성입자빔가열장치(NBI)와 같은 핵심 설비의 기술적 문제와 코로나19로 인한 글로벌 공급망 지연 등의 요인으로 인해 첫 플라스마 생성 시점이 2035년 이후로 미뤄졌습니다. 이에 따라 일부에서는 ITER 프로젝트의 일정 지연을 우려하지만, 과학기술정보통신부는 ITER와 관련한 모든 일정이 국제자문단과 긴밀한 협의를 통해 조율되고 있으며, 중성빔가열장치 문제는 직접적인 연기 원인은 아니라고 명확히 밝혔습니다.
핵심 요점 정리
- ITER는 핵융합 상용화 전 단계인 ‘실증’ 실험을 위한 국제 프로젝트
- 2035년 이후 첫 플라스마 계획, 일정 연기 요인 있으나 협력 지속
- 한국은 ITER 건설과 기술개발에 적극 참여
| 항목 | 내용 |
| 프로젝트명 | ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) |
| 참여국 | 35개국(한국, 미국, EU, 일본, 중국 등) |
| 위치 | 프랑스 카다라슈 |
| 한국 역할 | 기술 개발, 부품 생산, KSTAR 연계 실험 |
| 첫 플라스마 | 2035년 예정(지연 발생) |
2. 고온초전도체 기술 병행 개발
기존 ITER와 KSTAR는 저온초전도체 기술을 기반으로 설계되었으나, 최근에는 더 높은 자기장 성능을 발휘할 수 있는 고온초전도체 기술로 R&D 방향이 확대되고 있습니다. 과기정통부는 지난 2022년 고온초전도체 기반 설계를 완료했으며, 2025년에는 핵융합로용 고온초전도 마그넷을 직접 제작할 계획입니다.
이 기술은 향후 소형 핵융합로의 핵심이 될 수 있으며, 에너지 효율성, 구조 간소화, 냉각비용 절감 등의 측면에서 강점이 있습니다. 고온초전도체는 특히 소형 혁신로 개발에 적합한 기술로 평가되며, 미국 MIT, 영국 Tokamak Energy 등 주요 기업이 해당 기술을 상용화에 활용 중입니다.
핵심 요점 정리
- 고온초전도체는 차세대 핵융합로 핵심 소재
- 한국은 2022년 설계, 2025년 마그넷 제작 추진
- 소형·고효율 핵융합로 개발에 기여 예상
| 항목 | 내용 |
| 기술명 | 고온초전도체(HTS, High Temperature Superconductor) |
| 개발 상황 | 설계 완료(2022), 제작 예정(2025) |
| 주요 특징 | 높은 자기장, 냉각 효율, 구조 단순화 |
| 활용 기대 분야 | 소형 핵융합로, 민간 핵융합 개발 |
3. 소형 핵융합 기술: 글로벌 트렌드
전 세계적으로 민간 주도의 소형 핵융합 기술 개발이 가속화되고 있습니다. 미국 커먼웰스퓨전시스템(CFS), 헬리온에너지, Zap Energy 등은 고온초전도체 기술을 활용한 소형 핵융합 발전소 개발을 활발히 진행 중이며, 일부는 2025년 상용 시운전을 목표로 하고 있습니다.
이러한 기업들은 민간 자본의 적극적 유입과 기술 혁신을 통해 기존 ITER와 같은 대형 공공 프로젝트와는 다른 실용화 전략을 택하고 있으며, 빠른 기술 상용화를 위한 경쟁이 치열하게 벌어지고 있습니다.
핵심 요점 정리
- 미국, 영국 등 민간 스타트업 주도로 소형 핵융합 기술 급성장
- 고온초전도체 기반 설계가 핵심
- 상용화 목표 시점은 대부분 2025~2030년대 초반
| 기업명 | 주요 기술 | 목표 |
| Commonwealth Fusion | HTS 기반 Tokamak | SPARC 실험로 개발 |
| Helion Energy | 비토카막형 자기축방향압축 | 2025년 시운전 |
| Zap Energy | Z-핀치 플라스마 압축 | 상용화 실험 중 |
4. 한국의 민·관 R&D 전략
과기정통부는 2024년 '핵융합에너지 실현 가속화 전략'을 통해 민·관 협력 기반의 연구개발 생태계를 조성하고 있으며, 같은 해 12월에는 산·학·연이 참여하는 '핵융합 혁신연합'을 발족해 민간의 참여를 확대하고 있습니다.
또한 인에이블퓨전(EnAbleFusion) 등 국내 스타트업을 중심으로 고온초전도체, 소형 핵융합로, AI 융합 기술 등이 활발히 연구되고 있으며, 정부는 이들을 '핵융합 파운드리 기업'으로 성장시키기 위한 지원 방안을 검토 중입니다.
핵심 요점 정리
- 민간 주도 연구 활성화를 위한 정책 기반 마련
- 스타트업, 대기업, 연구소 간 연계 체계 구축
- KSTAR 등 기존 인프라와 연계한 실증 기반 확보
| 정책명 | 핵융합에너지 실현 가속화 전략 |
| 추진 시기 | 2024년 7월 |
| 주요 기구 | 핵융합 혁신연합(2024년 12월 출범) |
| 참여 주체 | 정부, 연구소, 기업, 대학 |
| 기대 효과 | 기술 실증, 민간 역량 강화 |
5. 핵융합 상용화 일정 및 전망
한국의 핵융합 에너지 상용화 로드맵에 따르면, 2030년대 중반까지 고온초전도 기반 혁신 핵융합로를 실증하고, 2040년대에는 이를 활용한 전력 생산 시스템을 구축하는 것이 목표입니다. 이를 위해 정부는 단계별 실증사업, 표준화, 제조 생태계 구축 등을 병행하고 있으며, 향후 글로벌 핵융합 산업에서 주도권을 확보하기 위한 준비를 진행 중입니다.
핵심 요점 정리
- 2030년대 중반 실증, 2040년대 상용화
- 핵융합 전력 생산 가능성 확보
- 파운드리 및 공급망 생태계 조성 병행
| 시기 | 목표 |
| 2025~2030 | 기술 실증, 소형로 프로토타입 개발 |
| 2030~2035 | 고온초전도 기반 혁신로 실증 |
| 2040 이후 | 상용 핵융합 발전소 구축 |
FAQ
Q1) ITER 프로젝트의 핵심 목표는 무엇인가요?
A1) ITER의 목표는 핵융합 반응으로부터 실질적인 에너지를 생산해 핵융합 발전의 실현 가능성을 실험적으로 입증하는 것입니다.
Q2) 고온초전도체 기술의 장점은 무엇인가요?
A2) 고온초전도체는 더 높은 자기장을 형성할 수 있으며 냉각 비용이 적고, 장치 설계를 소형화할 수 있어 소형 핵융합로 개발에 유리합니다.
Q3) 한국의 소형 핵융합 연구는 어디까지 진행되었나요?
A3) 한국은 2022년 고온초전도체 설계를 완료했고, 2025년에는 핵융합용 마그넷 제작을 목표로 하고 있습니다. 또한 민간 스타트업과의 협력을 통해 소형로 개발을 본격화하고 있습니다.
Q4) '핵융합 혁신연합'은 어떤 조직인가요?
A4) '핵융합 혁신연합'은 과기정통부 주도로 2024년 12월 출범한 민간 중심의 협력체로, 산·학·연의 기술 교류와 공동개발을 촉진하기 위한 자율 기구입니다.
Q5) 한국의 핵융합 상용화 시점은 언제인가요?
A5) 한국은 2030년대 중반까지 혁신 핵융합로 실증을 완료하고, 2040년대에는 전력 생산을 위한 상용 핵융합 발전소 구축을 목표로 하고 있습니다.
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