헬리온 에너지가 마이크로소프트와 핵융합 발전 전기 공급계약을 체결했습니다. 헬리온 에너지는 2028년부터 매년 최소 50MW의 전기를 MS에 공급할 것을 약속했습니다. 핵융합 발전을 상용화하기 위해서는 최소 20~30년의 연구가 필요하다고 여겨졌으나, 헬리온 에너지는 5년 안으로 핵융합 발전 상용화를 앞당기겠다는 계획을 밝혔습니다.
핵융합 발전 스타트업 헬리온와 MS의 전기공급 계약 체결
최근 월스트리트저널(WSJ)에 따르면, 스타트업 헬리온 에너지와 마이크로소프트(MS)가 핵융합 발전을 통해 전기 공급을 위한 계약을 체결했다고 보도되었습니다. 이 계약에 따라 헬리온은 2028년부터 MS에 최소 50메가와트(㎿)의 전기를 공급해야 하며, 헬리온이 계약 내용을 지키지 못할 경우 위약금을 지불해야 합니다.
핵융합 발전은 태양과 유사한 원리를 이용하여 에너지를 생산하는 기술로, 탄소를 발생시키지 않고, 중수소는 바닷물에서 얻을 수 있으며 효율이 높습니다. 헬리온은 1억도 이상 초고온의 플라스마를 강력한 자기장으로 가두는 ‘토카막’ 방식을 이용하여 핵융합 발전을 개발하고 있습니다. 한국핵융합에너지연구원은 2021년에 1억도 유지 시간 30초를 기록하여 세계 최고 기록을 경신하였습니다.
핵융합 발전 기술의 상용화는 기술적인 한계와 수많은 과제들로 인해 지연되고 있었지만 헬리온 에너지의 계획은 기존 예상보다 빠른 5년 안에 상용화를 이루고자 하는 것입니다. 이를 위해 헬리온은 내년까지 핵융합 발전을 시연할 수 있는 견본시설을 건설할 예정입니다.
헬리온 에너지의 계약 체결은 핵융합 발전 분야에서 많은 의미를 가지고 있습니다. 상용화가 되면 탄소 배출을 줄일 수 있는 대체 에너지로서 대규모 발전소를 운영할 수 있기 때문입니다. 또한, 헬리온의 기술은 기존 핵융합 기술과는 다른 방식을 사용하기 때문에 다양한 산업 분야에서도 활용 가능성이 크다는 점에서 기대를 모으고 있습니다.
핵융합 발전이란?
핵융합 발전은 원자핵을 물리적으로 합쳐서 더 큰 원자핵을 만들어내는 과정에서 방출되는 열을 이용해 전기를 생산하는 과정입니다. 이 과정에서 방출되는 열은 매우 강력하며 알려진 에너지원 중에서 가장 강력한 태양의 열 에너지에 버금가기도 합니다. 이러한 특징 때문에 핵융합 발전은 지구상의 에너지 문제를 해결하는데 중요한 역할을 할 것으로 많은 기대를 받고 있습니다.
핵융합 에너지 장점
- 에너지 공급 안정성: 핵융합 발전소는 인공 태양이 생성하는 열 에너지를 이용하여 전기를 생산하므로, 날씨나 계절에 따라 변하는 태양광이나 바람과 같은 재생 에너지와 달리 일정한 공급 안정성을 보장할 수 있습니다.
- 에너지 생산량 증가: 핵융합 발전은 연료로 중수소를 사용하며, 이는 바다에 무관하게 어디에서든 생산 가능합니다. 따라서 전 세계에서 중수소 생산이 가능하며, 에너지 생산량을 크게 늘릴 수 있습니다.
- 환경 친화적: 핵융합 발전은 탄소를 배출하지 않으며, 중수소 생산에는 바다물만 사용되므로 자연 환경에 대한 부담이 적습니다. 또한 핵융합 발전소에서는 방사선을 방출하는 핵분열과 달리 방사선 발생이 적기 때문에 환경 친화적인 발전 기술로 평가됩니다.
- 안전성: 핵융합 발전은 핵분열과 달리 연료로 사용되는 중수소가 불안정해지면 자연적으로 멈추기 때문에 핵분열과 같은 핵사고 위험성이 크게 감소됩니다. 또한 핵융합 발전소에서 사용되는 연료인 중수소와 삼중수소는 평범한 대기압에서는 폭발하지 않으며, 운반과 보관이 상대적으로 안전합니다.
핵융합 에너지 기술의 종류
- 토카막 방식(Tokamak) – 가장 많이 연구되고 있는 방식 중 하나로, 초고온 플라스마를 강력한 자기장으로 가두어 유지하는 방식입니다. 대표적으로 국제핵융합반응기협력체(ITER) 프로젝트에서 사용 중
- 스텔라토 컨피네멘트 방식(Stellarator Confinement) – 토카막 방식과 비슷하지만, 자기장 형태를 바꾸어가며 플라스마를 유지하는 방식
- 마그노미터(Magnetized Target Fusion) – 소규모 발전에 적합한 기술로, 짧은 시간 동안 매우 높은 압력을 유지하여 플라스마를 만들어 핵융합을 일으키는 방식
- 이온 비드(Ion Beam) – 이온화된 원자를 가속시켜 플라스마를 만들고, 이 플라스마를 냉각된 고체에 부딪쳐 핵융합을 일으키는 방식
- 레이저 충돌(Laser Inertial Confinement Fusion) – 레이저를 이용해 작은 양의 연료를 매우 높은 온도로 가열하여 핵융합을 일으키는 방식
- 마이크로웨이브(Microwave) – 마이크로파를 이용해 플라스마를 만들어 핵융합을 일으키는 방식
한국의 핵융합 에너지 기술 개발 현황
한국은 핵융합 분야에서 세계적인 역량을 보유하고 있습니다. 한국핵융합연구소(KSTAR)는 지금까지 꾸준한 연구를 통해 핵융합 분야에서의 기술적 발전을 이룩해왔습니다. KSTAR은 토카막 형태의 핵융합로를 이용하고 있으며, 이는 현재 핵융합 분야에서 가장 많이 연구되고 있는 방식 중 하나입니다.
KSTAR은 2018년 12월, 플라즈마 온도 1억도를 달성한 세계 최초의 핵융합 장치가 되었으며, 2020년 11월부터는 8분간 지속되는 100백만도 이상의 초고온 플라즈마를 안정적으로 유지하면서 핵융합 반응을 유발하는 연구를 수행하고 있습니다.
한편, 한국은 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) 프로젝트에도 참여하고 있습니다. ITER은 35개 국가가 참여하는 대형 핵융합 실험으로, 핵융합로 설계 및 건설을 목표로 하고 있습니다. 2025년부터 정식 가동될 예정입니다. 한국은 ITER 프로젝트에서 9개 분야에서 기술을 공급하고 있습니다. 이를 통해 한국은 핵융합 분야에서 세계적인 리더십을 갖고 있는 나라 중 하나로 자리 잡고 있습니다.
핵융합 에너지의 전망
현재 핵융합 발전 기술은 아직 실험단계에 있어 상용화된 시설은 없습니다. 하지만 여러 나라에서 핵융합 발전 기술에 대한 연구와 개발을 지속적으로 진행하고 있으며, 국제핵융합반응기(EXPERIMENTAL TOKAMAK REACTOR, ITER) 프로젝트를 통해 상용화에 가까워지고 있습니다.
ITER 프로젝트는 프랑스의 카돔(Cadarache)에서 진행되는 대형 국제 과학협력 프로젝트로, 중앙에 플라즈마를 생성하고 유지하는 토카막(TOKAMAK) 장치에서 핵융합 반응을 일으켜 광대한 양의 에너지를 생성하는 실험을 수행하고 있습니다. 2025년부터 본격적인 실험이 시작될 예정이며, 실험을 통해 상용화에 필요한 기술적 문제들을 해결할 수 있을 것으로 기대됩니다.
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