30년 뒤면 현실이 될 핵융합 발전

[白山 김기수]

30년 뒤면 현실이 될 핵융합 발전

프랑스 카다라쉬 ITER 건설 현장 취재

2011년 06월 20일 

남프랑스 카다라쉬에 있는 국제핵융합실험로(ITER) 건설 현장. 왼쪽 앞에 보이는 크레인이 놓여 있는 지점에

실험동 건물이 들어선다. 오른쪽 뒤에 보이는 건물은 초전도자석코일 조립동. (사진 강석기)

프랑스 인상파 화가 폴 세잔의 고향인 엑상프로방스에서 자동차를 타고 동북쪽으로 30분 정도를 달려 카다

라쉬라는 지역에 들어서자 저 멀리 대형 크레인 몇 대가 보인다. 축구장 30배 면적의 광활한 터에 건물 두

동이 올라가고 있고 한 곳은 지반 공사가 끝난 상태다. 지난 10일 인류의 에너지 미래를 책임질 국제핵융합

실험로(ITER) 건설현장을 찾았다.

●KSTAR 20배 부피

“저기 오른쪽에 건물골격이 거의 다 지어진 건물이 실험로의 핵심부품인 초전도자석코일(PF코일) 조립동

입니다. 지름이 24m나 되기 때문에 운반해올 수가 없어 이곳에서 직접 만들기로 했죠.”

공사현장을 안내하는 ITER기구 커뮤니케이션 담당자 미셸 클라에썽 씨가 가리키는 건물은 대형 코일이

나갈 자리인 듯 벽 가운데가 뻥 뚫려있다. 왼쪽으로 눈을 돌리자 파란색 대형 크레인 세 대가 서있다.
“저곳은 실험로가 들어설 자리입니다. 무게가 8000t이 넘기 때문에 지반공사에 심혈을 기울였죠. 다음

주부터 주민공청회가 시작됩니다.”

핵반응이 일어나는 건물이기 때문에 인근 5km 반경 안에 사는 주민들이 참여하는 공청회에서 승인을 얻어

야 본격적으로 건물을 올릴 수 있다고 한다. 만에 하나 반대하면 어떻게 하느냐는 질문에 “그럴 리는

없을 것”이라며 클라에썽 씨가 어깨를 으쓱한다. 공사현장을 둘러보고 본부건물을 찾았다. 현재 이곳에 근무

하는 직원 480여명 가운데 한국인은 26명이다. 국가핵융합연구소에 근무하다 ITER기구로 발령받아 카다라

쉬로 온 허남일 박사는 “공사가 순조롭게 진행된다면 2019년에 플라즈마를 발생시킬 수 있을 것”이라며

“ITER의 실험결과 핵융합반응이 현실성이 있다고 판단되면 상용 핵융합원자로를 짓기 시작해 2040년이면

상용 핵융합발전이 가능해질 것”이라고 설명했다.

ITER의 내부구조. 오른쪽 아래 사람을 보면 실험로의 크기를 짐작할 수 있다. (자료제공 ITER)

‘인공태양’으로 불리는 핵융합발전은 수억 도의 고온에서 중수소와 삼중수소를 플라즈마 상태로 만들어 헬륨

원자핵으로 변환(핵융합)시킬 때 튀어 나오는 중성자의 운동에너지를 열에너지로 바꿔 전기를 생산하는

시스템이다.

우리나라의 핵융합실험로인 KSTAR 프로젝트를 한 경험이 있는 허 박사는 ITER가 사실상 KSTAR를 3배(길이

기준, 부피로는 약 20배) 확대한 실험로라고 보면 된다고 귀뜸했다. 최근 KSTAR에서 중성자가 검출된 이후

이곳에서 한국 연구진을 보는 시각이 달라졌다고.

물론 단순히 중성자가 만들어졌다고, 즉 핵융합이 일어났다고 ITER의 실험을 성공으로 볼 수는 없다. ITER

의 성공가능성 여부는 ‘Q인자’가 10을 넘느냐에 달려있다고. Q인자란 들어간 에너지에 대한 나오는 에너지

의 비율이다. Q인자 10은 발전시스템이 생산하는 에너지가 가동하는데 들어가는 에너지의 10배라는 뜻이다.

●한국이 주도적으로 참여하는 최초의 대형국제공동프로젝트

“ITER는 건설비만 10조원이 드는 초대형 연구프로젝트입니다. EU가 비용의 45%를 대고 나머지 6개국

(한국, 일본, 중국, 미국, 러시아, 인도)이 9%씩 맡고 있지요.”

이곳에서 안전부분을 담당하고 있는 박성국 사무관의 설명이다. 우리나라가 이런 대형 국제 공동 연구프로

젝트에 주축으로 참여하는 건 이번이 처음이라고. 불과 수년전까지만 해도 회의적인 시각이 많았던 핵융합

발전에 1조원 가까이 투자하는 모험을 감행한 건 그만큼 에너지 확보가 우리에게 절박한 문제이기 때문이다.

여기에는 핵융합발전이 꿈이 아니라 현실이 될 수 있다는 자신감도 한 몫 했다.

ITER본부의 앞뜰에는 ITER기구의 깃발(앞쪽 오렌지색)과 함께 우리나라를 포함한 프로젝트 참여국의 국기가 나란히 걸려있다. (사진 강석기)

“핵융합발전의 실현 가능성은 물리학이 아니라 공학의 문제입니다. 태양이 보여주듯이 핵융합은 물리학적

으로는 가능한 현상이니까요. KSTAR를 경험하면서 공학적으로도 가능하다는 확신을 얻었습니다.”

ITER의 토카막(tokamak, 플라즈마를 가둬두는 도넛모양의 장치) 설계 부문을 맡고 있는 허 박사는 ITER

프로젝트가 시작할 무렵만 해도 각 국이 상용화시기를 2050년으로 예상했지만 최근에는 2040년으로 10년

이나 앞당겼다고 귀뜸했다.

사실 지금은 참여국이 협력해 연구를 진행하고 있지만 ITER 프로젝트가 성공리에 마무리되면 결국은 각국

이 독자적으로 상업 핵융합발전로 건설에 뛰어들 것으로 전망된다. 박성국 사무관은 “각국은 돈을 내는 게

아니라 장비나 부품을 조달하는 방식으로 기여한다”며 “우리나라는 초전도 도체, 삼중수소 공급시스템 등

9가지 핵심 품목을 책임지고 있는데 이를 제작하는 과정에서 많은 노하우를 쌓을 수 있을 것”이라고 전망

했다.

허남일 박사는 “이곳에서 여러 나라 사람들과 함께 일하다보니 지구촌 한 가족이라는 말이 실감난다”며 “이

가운데는 생전에 핵융합발전을 보지 못하는 사람도 적지 않겠지만 다들 인류가 에너지 위기에서 벗어나게

하는 일에 기여하고 있다는데 큰 자부심을 갖고 있다”고 말했다.

[가시광선]

우리나라도 많이컸네^^...

[白山 김기수]

네. 오히려 앞서는 부분도 있습니다. 이미 KSTAR가 핵융합도 했고요...