"팔리는 핵융합로, 국가 주도 개발 어려워…민간 제조역량 살려야"

작성일 07-13

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 이경수 인애이블퓨전 대표 "핵융합계 웨스팅하우스 도전" 
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 이경수 인애이블퓨전(EnF) 대표. 인애이블퓨전 제공
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 국내 첫 핵융합에너지 민간 기업인 인애이블퓨전(EnF)의 이경수 대표는 국가 주도만으로는 2100년이 돼도 상업성이 있는 '팔리는 핵융합로'를 만들기 어렵다고 평가했다. 한국의 강점인 민간의 제조기술 역량을 십분 활용해 핵융합발전소 상용화를 앞당기고 공급망을 구축·주도해야 한다고 강조했다.
 지난달 30일 대전에서 만난 이 대표는 "인공지능(AI) 발전으로 인한 전력 수요 증가와 탄소중립 달성을 동시에 해결하기 위해서는 기존 방식과는 완전히 다른 에너지원이 필요하다"며 핵융합에너지 개발의 필요성을 역설했다.
 핵융합발전은 태양 같은 별의 내부에서 일어나는 핵융합 반응을 지상에서 구현해 에너지를 생산하는 방식이다. 주로 토카막이라는 도넛 모양의 장치 내부에 1억℃가 넘는 초고온 플라즈마를 자석으로 붙잡아 핵융합 반응을 일으킨다. 방사성 폐기물과 이산화탄소가 발생하지 않고 이론상 발전 효율이 높아 미래 에너지원으로 꼽힌다.
 이 대표는 한국의 실험용 핵융합로인 초전도핵융합연구장치(KSTAR) 건설을 이끌고 국제핵융합실험로(ITER) 기술총괄 사무차장을 역임한 핵융합에너지 전문가다. 한국의 제조기술 역량을 적극 활용해 핵융합에너지 공급망을 주도하겠다는 목표로 EnF를 창업했다.
 핵융합에너지 구현을 위한 대형 프로젝트인 ITER 건설이 지연되면서 전세계 주요국들은 각자의 방식으로 핵융합에너지 실증을 시도하고 있다. ITER의 첫 가동 계획은 2020년이었지만 이후 여러 어려움에 부딪치며 2034년까지 미뤄졌다. 에너지 생산은 2039년으로 예정됐다.
 1일 구글은 미국 매사추세츠공대(MIT) 스핀오프로 창업한 핵융합발전 분야 기업 커먼웰스퓨전시스템(CFS)과 200메가와트(MW, 전력 단위) 규모의 공급 계약을 체결했다. 핵융합발전으로 생산한 전력 구매 계약으로는 사상 처음이다.
 CFS는 지난달 25일 한국에 방문해 CFS가 개발 중인 스파크(SPARC) 핵융합로 기반의 아크(ARC) 발전소 건설에 EnF와 한국의 공급망이 참여한다는 내용의 구두 합의를 마쳤다. 이 대표는 "제조 능력이 없는 CFS의 선택지는 중국과 한국뿐"이라며 "부품 제작 등에서 EnF가 협력하고 한국 공급망이 참여하기로 했다"고 밝혔다. 
 EnF의 롤모델은 원자력발전소 원천기술을 보유한 미국의 웨스팅하우스다. KSTAR 프로젝트와 ITER 사업 참여를 진행하면서 생긴 국내 공급망을 잘 엮고 EnF의 핵융합 지식과 경험을 바탕으로 리드해 일종의 '핵융합 파운드리'를 만들겠다는 것이다. 이 대표는 "앞으로 핵융합발전소가 100개, 1000개 퍼져나갈 때 EnF가 핵융합에너지계의 웨스팅하우스가 될 것"이라고 자신했다.
 한국핵융합에너지연구원(핵융합연)은 2040년 핵융합에너지 생산이라는 도전적인 목표로 '한국형 혁신 핵융합로(Compact Pilot Device, CPD)'를 제시하고 있다. CPD는 5년간 설계, 이후 5년간 건설을 완료해 2035년부터 시운전을 시작하고 2040년 상용화가 목표다.
 이 대표는 CPD 계획에 대해 개념 설계는 과학자, 연구자가 하고 공학 설계와 건설은 민간이 주도하는 역할 분담이 필수라고 봤다. 그는 "역할을 제대로 나누지 않으면 핵융합로를 설계하고 만들 수는 있겠지만 2100년이 돼도 팔 수는 없다"며 "CFS도 MIT와 협력하지만 엔지니어링은 회사가 독립적으로 끌고 간다"고 설명했다.
 이어 "상용화는 결국 회사에서 해야 한다는 것을 ITER에서 절실하게 느끼고 왔다"고 말했다. 핵융합에너지가 2050년 탄소중립에 기여하려면 스페이스X의 재사용발사체처럼 민간 차원에서 리스크를 감수하고 혁신하는 수밖에 없다는 결론에 도달했다는 것이다.
 이 대표는 "한국이 그동안 핵융합에 세금을 많이 투자했지만 가만히 두면 연구만 하다 끝나고 돈은 다른 사람들이 번다"며 "투입된 세금이 100배, 1000배로 돌아오는 결과를 만들어야 한다고 믿어 회사를 차린 것"이라고 말했다.
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 이경수 인애이블퓨전(EnF) 대표. 인애이블퓨전 제공
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 다음은 이 대표와의 일문일답.
 Q. 핵융합에너지의 필요성과 한국의 에너지 정책에 대해 좀더 설명한다면.
 "수출을 해야 하는 한국은 결국 유럽의 재생에너지100(RE100) 조건 등을 달성하기 위해 재생에너지 확보를 우선시해야 한다. 태양광과 풍력 등 재생에너지 발전 규모가 커지면 에너지저장장치(ESS)만으로는 재생에너지의 간헐성을 메우기 어렵다. 완전히 새로운 생각인 핵융합에너지를 도입할 필요가 있다.
 원자력 측면에서 현재 건설 중이거나 계획된 원전은 서둘러 지어야 한다. 다만 추가로 건설하는 것은 무리수다. 부지를 새로 확보해야 하는데 이해관계가 복잡해 많은 사람들이 충돌할 것이기 때문이다. 어렵고 시간이 오래 걸릴 것으로 예상된다."
 에너지 정책에서 한국보다 영토가 훨씬 넓고 인구도 많은 미국과 중국을 따라하는 것은 의미가 없다. 한국의 환경과 강점에 따라 고유한 정책을 펴야한다."
 Q. 한국의 CPD 계획이 진행된다면 KSTAR와 ITER의 역할은 무엇인가.
 "KSTAR 덕분에 한국이 세계 핵융합 강국에 들었다는 것은 부정할 수 없는 사실이다. KSTAR는 CPD가 해결해야 하는 문제를 해결할 수 있도록 업그레이드해 AI 등이 활용할 데이터를 계속 뽑아내도록 해야 한다. 이를 바탕으로 CPD 설계를 지원하고 효율화하는 데 초점을 맞춰야 한다. 또 미국, 유럽, 일본 등이 국제협력 과정에서 우리에게 없는 아이디어를 KSTAR에서 시도하도록 해야 한다.
 ITER는 결론을 낼 수 있도록 지금 하는 정도의 기여를 계속 해야 한다. 그 과정에서 얻은 데이터와 건설 경험 등을 CPD와 상용화에 활용해야 한다. ITER는 한국의 공학자나 과학자가 배우고 훈련하고 글로벌 역량을 쌓을 수 있는 중요한 틀이다. 중국도 자체 핵융합로인 '버닝 플라스마 실험 초전도 토카막(BEST)' 개발에 ITER 사업에서 배운 것들을 활용하고 있다."
 Q. 핵융합발전에서 인허가도 중요하다고 봤는데.
 "프랑스 원자력규제기관이 원전에 해당하는 규제를 ITER에 요구하다 보니 원전보다 더 짓기 어려워지는 상황이 발생했다. 과학적으로 말이 되지 않는다. 영국은 브렉시트 이후 스텝(STEP)이라는 상용 핵융합발전소를 짓기 시작하면서 핵융합발전소의 규제를 입자가속기와 비슷하게 바꿨다.
 핵융합발전소 관련 규제가 그대로 갈 경우 미국 기업들의 경쟁력이 없기 때문에 미국 원자력규제위원회(NRC)도 영국을 따라가려고 하고 있다. 한국도 미국을 따라갈 것으로 예상된다. 기술이 되냐 안 되냐도 중요하지만 기업 혁신을 위해서는 규제가 중요하다."
 Q. 중국에 맞서기 위한 전략이 있다면.
 "중국의 공격적인 국가 단위 투자·개발에 맞서려면 한국의 제조기술, 미국의 기업 혁신, 일본의 소재·부품·장비(소부장) 능력을 합쳐야 한다. 이마저도 시기가 너무 늦으면 경쟁이 어렵다."
 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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