지난 15일 국가 핵융합발전소는 우리나라의 핵융합 연구장치인 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)가 지난달 최초 플라즈마 발생에 성공했다고 발표했다. KSTAR 는 태양에너지의 원리인 핵융합 반응을 인공적으로 만들어 미래 에너지원으로 개발할 수 있도록 연구하는 토카막 장치(핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해 초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합장치)이다. KSTAR는 앞으로 핵융합에너지 상용화에 필수적인 초고온 고밀도 플라즈마의 장시간 운전기술(3억도,300초)을 확보하는 실험을 수행하게 된다. (※플라즈마 : 기기체 상태의 물질에 계속 열을 가하여 온도를 올려주면, 이온핵과 자유전자로 이루어진 입자들의 집합체가 만들어진다. 물질의 세 가지 형태인 고체, 액체, 기체와 더불어 '제4의 물질상태'로 불리며, 이러한 상태의 물질을 플라즈마라고 한다)
수억 도의 플라즈마 상태에서 수소원재핵들이 융합해 태양에너지와 같은 핵융합에너지를 만들 수 있다. 핵융합장치는 이 같은 초고온의 플라즈마를 진공용기 속에 넣고 자기장을 이용해 플라즈마가 벽에 닿지 않게 가두어 핵융합반응이 일어나도록 하는 원리를 갖고 있다.
핵융합장치는 이처럼 태양에서와 같은 원리로 에너지를 만들어 낸다고 해 ‘인공태양’이라 불리기도 한다. 핵융합에너지의 장점은 원자력발전처럼 장기적 폐기물 처리시설이 필요하지 않고, 연료 공급이 중단되면 1~2초 내로 운전이 자동정지해 발전소 폭발, 방사능 누출 위험도 없을 뿐아니라 아울러 바닷물에 풍부한 중수소와 지표면에서 쉽게 추출할 수 있는 리튬을 원료로 하기 때문에 자원이 거의 무한하다고 할 수 있다. 또한 1g의 중수소와 삼중수소의 혼합연료로 시간당 10만㎾급 전기를 생산할 수 있으며 효율이 높다.
국제핵융합실험로(ITER)은 국제 협력 하에 500㎿급 핵융합발전 실험로를 건설하는 프로젝트로 한국,유럽연합(EU),일본,러시아,미국,중국,인도 등으로 7개국이 공동으로 참여하고 있다.
2006년 착공해 2015년 완공 목표로 프랑스 카다라쉬에 건설 중인 ITER는 건설비만 총 51억유로가 투입되는 거대 프로젝트다. 우리나라는 ITER사업에 선진국과 대등하게 참여함으로써 과학기술 강국으로서의 국제적 위상을 제고하며 첨단 핵심기술 및 대량 생산기술을 확보해 에너지 종주국으로 도약하는 기회를 마련할 수 있다. 특히 핵심부품을 국내 기술로 제작해 산업체 경쟁력을 강화하며 이를 통한 생산유발 효과는 수백억 원대에 이를 전망이다. ITER 운영 과정 참여를 통해 한국형 실증로 및 상용화로 개발,운용에 필요한 핵심기술을 확보할 수 있다.
KSTAR는 니오븀주석합금을 활용한 핵융합 연구장치로서는 세계 최초로 운전에 성공했다. 이로써 한국,미국,일본,EU 등 7개국이 동일한 초전도 재료를 사용해 추진중인 ITER의 성공 가능성에 더욱 힘이 실리게 됐다.
핵융합연구소가 당초 KSTAR 최초 플라즈마의 목표치로 잡았던 플라즈마 전류 100㎄, 지속시간 100밀리초를 크게 뛰어넘는 133㎄와 100㎄ 이상 플라즈마 지속시간 249밀리초, 온도 200만도를 달성하는데 성공했다. KSTAR와 ITER 프로젝트가 성공적으로 완료돼 2050년부터 핵융합발전소가 신규 전력 수요를 대체히면 2070년대까지 100만㎾ 핵융합발전소를 60기 이상 건조해 국내 전력 수요의 30% 이상을 담당하게 될 전망이다.
그러면 핵융합에너지 관련주를 살펴보자. 엘오티베큠(083310)은 태양광 장비업체 쏠리스 회사지분 18%를 취득했다. 쏠리스는 태양광장비 및 LCD, 반도체 장비회사로 인공태양으로 KSTAR 사업에 참여 핵융합가속기의 진공시스템과 접합기술을 보유한 퓨전벡을 흡수합병하였다. 현재 쏠리스는 ITER 사업에 참여하고 있다. 비츠로테크(042370)는 전력기기 제조업체로 인공태양사업도 직접참여하고 있고, 에스에프에이(056190)는 핵융합 장치 핵심제작기술을 보유, ITER의 주장치 조립툴의 설계, 제작, 용역 수주업체로 알려지고 있다. 고려제강(002240)은 차세대 핵융합장치에 사용되는 첨단 초저도선재개발, KSTAR의 제작과 관련하여 초전도 선재를 연구개발 생산 중으로 알려지고 있다. 이 밖에도 현대중공업(009540),두산중공업(034020),삼화콘덴서(001820),태산엘시디(036210),일진정공(094820)등이 있다.
KSTAR는 2025년까지 시험 과정이 남아있어 관련 매출이 이어지기는 힘들 것으로 보지만, 국내 납품실적을 기반으로 7개국이 2015년까지 공동으로 구축 예정인 ITER에 추가 납품이 일부 가능할 것으로 예상된다. 관련 기술 확보 면에서는 긍정적이지만 지속적인 매출로 이어지기는 당분간 어려울 것이라는 점도 유의해야 할 듯하다.