[파이낸셜뉴스] 한국핵융합에너지연구원이 영국 원자력청(UKAEA)과 손잡고 핵융합로를 원격으로 유지보수하는데 활용할 로봇을 개발한다. 이 로봇은 고진공, 고자기장 등 핵융합 환경을 견디면서 제한된 공간 내에서 주변 장치와 시스템을 손상하지 않고 검사·절단·용접 등을 원격으로 작업하게 된다. 핵융합에너지연구원은 이를위해 UKAEA과 핵융합 실증로의 원격유지보수 기술 관련 연구개발 협력 MOU를 체결했다. 27일 핵융합에너지연구원에 따르면 UKAEA와 공동연구를 통해 확보한 기술들을 바탕으로 핵융합 실증로 원격유지보수 시스템의 공학 설계 착수를 위한 기반을 마련할 예정이다. 또한, 로봇 제작 관련 기술들은 블랑켓, 디버터 등 핵융합 실증로 건설의 핵심 장치 개발에도 적용되는 등 실증로 건설을 위한 국내 기술력도 함께 성장하는 계기를 마련할 수 있을 것으로 기대된다. 앞으로 건설할 핵융합 실증로는 핵융합 반응에 의한 고온의 열속, 고자기장, 방사화 등 극한 환경 조건 때문에 작업자의 접근이 제한돼 원격유지보수가 진행돼야 한다. 이에 핵융합 실증로 개념설계 단계부터 주기적인 검사·교체 등 원격유지보수를 위한 자동화 설계 및 실증로 환경에 적합한 로봇 시스템을 개발하는 것이 필수다. 핵융합에너지연구원은 핵융합 실증로 원격유지보수 전략 수립 연구를 지난해부터 진행, 로봇팔 개념설계에 착수하는 등 핵융합 실증로에 필요한 원격유지보수 기술 개발을 위한 기반을 마련했다. UKAEA는 영국의 핵융합에너지 개발을 담당하는 정부 연구기관으로 2014년 도전적 환경의 원격 애플리케이션(RACE) 센터를 구축해 핵융합과 같은 극한 환경에서 활용되는 로봇 기술을 중점적으로 연구하며 다양한 경험과 기술을 축적해왔다. 이번 MOU 체결로 핵융합에너지연구원과 UKAEA는 핵융합 실증로 원격유지보수 개념설계 및 핵융합로용 로봇 기술 개발 등에 관한 공동연구 추진방안을 논의키로 했다. 또 해당 분야의 공동 워크숍 개최 및 연구 인력 상호 교류 등을 통해 양국의 최신 핵융합 기술 및 정보 공유를 확대해 나갈 예정이다.   monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 국립부경대학교가 한국형 핵융합로의 구조재료에 대한 핵심적인 성능검증 평가체계 구축에 나서 주목된다. 부경대는 과학기술정보통신부 주관 2022년 핵융합선도기술개발사업에 선정돼 ‘핵융합 재료 이온조사 시험 및 평가 체계 구축’ 연구과제를 수행한다고 26일 밝혔다. 연구를 총괄 주관하는 부경대를 비롯해 울산대, (재)한국원자력연구원, 국민대, 한양대 등이 개별 연구개발과제를 주관하는 방식으로 수행한다. 이달부터 오는 2026년 12월까지 정부지원금 57억원이 이 연구과제에 투입된다. 연구의 최종 목표는 핵융합 발전에 사용되는 핵융합로 핵심부품의 구조재료인 저방사화 페라이트/마르텐사이트(RAFM) 강에 대한 중성자 및 이온빔 조사(照射)시험 체계를 국내 자체 기술로 구축하는 것이다. 현재 우리나라에서도 핵융합로 설계를 위한 한국형 RAFM 강이 개발돼 다양한 특성 평가가 수행되고 있는데, 특히 중성자 및 이온빔 조사시험과 재료물성 데이터베이스 구축이 필수적인 상황이다. 따라서 부경대가 저방사화 구조재료 및 용접접합재료의 이온 조사시험 기술개발 및 시험평가 체계구축에 나서는 것을 비롯해 울산대는 핵융합 구조재료의 중성자 조사와 이온조사의 의한 미세구조 및 기계적 특성 변화 시험법을 개발한다. 한국원자력연구원은 핵융합 구조재료 시험 및 평가를 위한 중이온 가속기 기반 고에너지 이온빔 조사실 고도화 및 운전안정성을 확보하고, 국민대와 한양대는 핵융합 구조재료의 이온빔 조사 손상에 대한 다차원 시뮬레이션 및 결함 생성 분석·예측 기술을 각각 개발할 계획이다. 부경대 노상훈 연구책임교수는 "이번 연구과제를 통해 고도화된 시험 시설과 체계를 확보해 핵융합 재료의 연구개발에 직접적으로 활용하고, 국내 핵융합 재료 기술 발전과 극한환경 재료 분야의 국제경쟁력 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. bsk730@fnnews.com 권병석 기자

[파이낸셜뉴스] 400톤에 달하는 거대한 핵융합로 부품이 25일 선박에 실려 울산미포항을 출발, 프랑스의 국제핵융합실험로(ITER)의 건설현장으로 향했다. 이 부품은 7월 말에 프랑스 FOS 항에 도착하며, 이후 운하와 육로로 이동해 8월 말 프랑스 건설 현장에 최종 도착할 예정이다. 한국핵융합에너지연구원은 핵융합에너지 개발을 위한 국제 공동 연구개발 프로젝트인 ITER의 핵심 부품 '진공용기'의 두 번째 섹터가 완성돼 출하됐다고 밝혔다. 진공용기는 핵융합로에서 1억도 이상의 초고온 플라즈마를 발생시키고 유지하기 위한 고진공 환경을 구현하는 일종의 그릇이다. 한 개의 섹터는 높이 11.3m, 폭 6.6m, 무게는 약 4백 톤에 달한다. 도넛 모양으로 9개 섹터가 모두 조립될 시 총 무게가 5000톤에 달하는 초대형 구조물이다. 우리나라는 총 9개의 ITER 진공용기 섹터 중 4개 섹터 제작을 담당하고 있으며 지난 2020년 첫 번째 섹터를 완성해 조달을 완료했다. 이번 두 번째 섹터는 첫 번째 섹터의 제작 경험을 바탕으로 보다 개선된 제작 공정을 적용했다. 그 결과, 총 101개월이 걸렸던 첫 번째 섹터의 제작 기간을 약 25% 단축해 75개월 만에 제작했다. ITER 한국사업단 정기정 단장은 "ITER 한국사업단과 국내 산업체는 긴밀한 협력을 바탕으로 엄격한 품질 기준에 맞는 진공용기를 적기에 조달하기 위해 기술 역량을 집중시키고 있다."며, "남은 두 개의 진공용기 섹터까지 무사히 완성해 ITER 건설에 기여할 수 있도록 최선을 다하겠다."고 밝혔다. 진공용기 두 번째 섹터가 ITER 건설현장에 도착하면 가장 중요한 핵융합의 핵심 구조물인 토카막 조립도 본격 착수된다. ITER 토카막 조립은 진공용기 1개 섹터의 바깥쪽에 열차폐체와 TF 초전도자석 2개를 끼워넣는다. 1250톤에 달하는 '섹터 소조립품'을 먼저 완성한 뒤, 각각의 섹터 소조립품을 연결하여 360도 도넛모양을 완성한다. 따라서 진공용기 두 번째 섹터 조달을 통해 2개의 섹터 소조립품 간의 조립이 실질적으로 시작된다. 이번 성과는 우리나라가 ITER 국제기구와 체결한 진공용기 본체 조달협약을 통해 담당하게 된 진공용기 두 개 섹터 조달을 성공적으로 완수했다는 데 의미가 크다. 이로써 우리나라는 당초 EU에서 조달을 담당했으나 2016년 위임협약을 통해 추가로 제작을 담당하게 된 진공용기 두 개 섹터 제작만을 남게 됐다. 남은 두 개의 진공용기 섹터는 2022년까지 ITER 건설현장 조달을 완료 할 계획이다. ITER 한국사업단 김현수 진공용기기술팀장은 "수에즈 운하 사고의 영향 등 예상하지 못했던 변수로 인한 어려움도 있었지만 무사히 진공용기 두 번째 섹터가 프랑스로 떠나 기쁘다."며, "ITER 건설현장에 도착할 때까지 긴장을 늦추지 않겠다."고 진공용기 섹터 출하에 대한 소감을 밝혔다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스]  일본 원자력과학연구소 실험실에서 소규모 폭발이 발생했다. 아직까지 방사성 물질의 감지는 되지 않은 것으로 전해졌다.  7일 일본원자력연구개발기구(원자력기구) 홈페이지에 따르면 이날 오전 일본 이바라키(茨城)현에 위치한 원자력과학연구소 핵융합로 물리실험동내 소화전 펌프실에서 소규모 폭발이 발생했다. 원자력기구측은 "소화전 펌프실이 방사선 비관리구역이어서 주변 시설 또는 종사자에 대한 방사성 물질 누출은 없었다"고 전했다.  다만 이번 사고로 작업원 1명이 얼굴과 팔에 가벼운 화상을 입었다. 폭발은 작업원이 소화전 정기 점검 중 호수조에 구멍을 발견하고 보수시트를 붙이는 과정에서 발생한 것으로 알려졌다.  일본은 후쿠시마 원전사고 이후 원전 안전에 대한 각별한 노력을 기울여왔다. 하지만 후쿠시마 원전사고에 대한 후속조치와  상세한 정보공개가 미흡해 국제적인 비난을 받아왔다.  지난 2011년 3월 후쿠시마 원자력발전소 사고로 유출된 방사성물질을 없애기 위해 사용된 ‘고준위 방사능 오염수’ 약 100t이 후쿠시마 앞바다에 여과 없이 버려졌다.   또 후쿠시마에는 여전히 방사성 오염수 100만 t 이상이 남아 있다. 최근 국제환경단체 그린피스는 “일본 정부가 방사성 오염수 100만 t 이상을 태평양에 방류할 계획을 추진하고 있다”며 “한국을 비롯한 태평양 연안 국가들의 안전을 위협하는 범죄 행위이며 환경 재앙”이라고 비판했다.  일본 원자력기구는 일본원자력연구소와 핵연료사이클개발연구소가 통합한 일본 원자력 연구개발 핵심 기관이다. 산하 시설인 일본 원자력과학연구소에는 20㎿급 연구용 원자로, 탠덤 가속기, 원자로 안전성 연구로(NSRR) 등이 있다.  rainman@fnnews.com 김경수 기자

[파이낸셜뉴스] 1억℃ 이상의 플라즈마와 중성자로부터 핵융합로를 보호하는 국제핵융합실험로(ITER) '블랑켓 차폐블록'의 첫 번째 완성품이 제작됐다. 국가핵융합연구소는 국제 핵융합에너지 연구개발 프로젝트인 ITER 건설을 위해 우리나라가 맡은 핵심품목 중 하나인 블랑켓 차폐블록 초도품 개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 'ITER 블랑켓 차폐블록'은 초고온 플라즈마 및 핵융합 반응의 결과물인 중성자로부터 ITER 주요장치를 보호하는 구조물이다. 플라즈마가 만들어지는 진공용기 내벽을 둘러싸도록 퍼즐처럼 연결·설치된다. ITER에는 총 440개의 블랑켓 차폐블록이 설치되는데 우리나라는 이 중 220개를 담당하고 있다. ITER한국사업단은 블랑켓 차폐블록 개발을 위해 국내 산업체인 이엠코리아 및 비츠로테크와 협력해왔으며, 2025년까지 우리나라가 담당한 220개의 차폐 블록을 성공적으로 제작해 조달을 완료할 계획이다. 이번 성과는 ITER에서 요구하는 품질 기준에 맞는 설계, 제작, 시험 등 모든 과정에 대한 기술적 문제를 해결했다. 이로써 블랑켓 차폐블록 양산시스템을 성공적으로 구축한 것이다. 국내 연구진들은 극한 환경을 견딜 수 있는 블랑켓 차폐블록 제작을 위해 특수 스테인리스 스틸을 개발했다. 차폐블록 안쪽은 플라즈마 형상을 고려하고, 바깥쪽은 진공용기에 밀착할 수 있도록 모든 코일과 배관을 고려해 복잡한 형상의 제작 설계를 완성했다. 제작 단계에서는 대형의 난삭(難削) 재료를 복잡한 형상으로 정교하게 가공할 수 있는 기술을 개발했다. 특히 높이 1m, 폭 1.4m, 두께 0.4m 정도의 차폐블록 하나에는 무려 220회 가량의 드릴링을 통해 냉각수 통로를 만들어야 한다. 원활한 냉각수의 흐름을 위해서는 단 한 번의 드릴링 만으로 1.4m 길이의 구멍을 한 치 오차도 없이 관통시켜야 한다. 이렇게 제작된 블랑켓 차폐블록은 모든 용접부를 완벽하게 검사할 수 있도록 개발된 비파괴검사를 통과, 세계 최초로 개발된 초대형 고온헬륨누설시험 설비를 이용해 실제 ITER 운전 환경과 유사한 고온, 고진공 조건에서 성능 테스트를 마침으로써 모든 기술적 요건을 충족하는 성능을 검증할 수 있었다. 핵융합연구소 정기정 ITER한국사업단장은 "국내 산업체와 협력해 여러 기술적 한계를 극복한 끝에 ITER 블랑켓 차폐블록의 개발에 성공할 수 있었다"며, "앞으로도 ITER 조달품 개발을 통해 미래 핵융합 상용화 기술 확보와 국내 산업체의 역량 강화에 기여할 수 있도록 노력하겠다."고 밝혔다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 핵융합 반응이 일어나는 핵융합로의 핵심부품인 진공용기를 국내 기업이 성공적으로 만들어냈다. 총 9개 섹터로 나눠 제작하는 이 부품은 국내에서 완성돼 국제핵융합실험로(ITER)가 건설중인 프랑스 카다라쉬로 5월경 운송할 예정이다. 국가핵융합연구소는 20일 울산 현대중공업에서 ITER 진공용기 첫 번째 섹터 제작을 성공적으로 마쳤다고 밝혔다. ITER 국제기구 베르나 비고 사무총장은 이날 영상을 통해 "수많은 난제에도 불구하고 성공적으로 진공용기 섹터 6번를 완성한 것은 한국과 글로벌 진공용기팀의 협력이 이뤄낸 진정한 승리이며, ITER 사업 추진에 있어 핵심적 역할을 해주는 한국의 산학연과 한국 정부의 강력한 지원에 감사한다"고 전했다. 핵융합로의 가장 안쪽에 위치하는 진공용기는 핵융합 반응이 일어나는 1억℃ 이상의 초고온 플라즈마를 발생시키고 유지할 수 있도록 고진공 환경을 구현하는 그릇 역할을 한다. 핵융합연구소 ITER 한국사업단과 현대중공업이 지난 10여 년간 수많은 기술적 난제를 극복하고 진공용기 최초 섹터를 완성했다. 이는 ITER 건설이 본격 장치 조립 설치 단계에 들어서게 됨을 의미한다. 전체 9개 섹터 중 가장 먼저 제작되는 만큼 각종 기술적 난제들을 먼저 해결해야 하는 어려움이 있어, ITER 건설 과정의 '아이스 브레이커'로 불리기도 했다. ITER 진공용기는 최종 조립 시 도넛 모양의 초대형 구조물로 높이 13.8m, 외경 19.4m, 총 무게 5000t에 달한다. 그중 이번에 완성된 섹터 6번은 높이 11.3m, 폭 6.6m, 무게 400t이다. 현대중공업 한영석 사장은 "첫 번째 섹터를 완성한 경험을 바탕으로 나머지 3개 섹터도 적기에 조달해 성공적 ITER 건설에 기여하도록 최선을 다하겠다"고 소감을 밝혔다. 한편 핵융합연구소는 이날 울산 현대중공업에서 진공용기 첫 번째 섹터의 성공적 제작을 기념해 정부 및 연구, 산업체 관계자들과 함께 'ITER 진공용기 최초 섹터 완성 기념식'을 개최했다. 이날 기념식에는 과학기술정보통신부 정병선 제1차관, ITER국제기구 이경수 전 부총장, 현대중공업 한영석 대표이사 등 정부 및 ITER 국제기구, 관련 산업체 등 관계자 총 30여 명이 참석해 그동안의 성과를 축하하고 실무자들을 격려했다. 현재 총 9개의 ITER 진공용기 섹터 중 4개 섹터는 현대중공업에서, 나머지 5개 섹터는 유럽연합(EU)에서 제작을 진행하고 있다. 현대중공업은 당초 우리나라에서 조달을 책임지고 있는 2개 섹터 외에 EU에서 조달을 맡은 섹터 중 2개를 추가로 수주한 바 있다. 완성 기념식 이후 ITER 진공용기 6번 섹터는 최종 검수 및 포장 과정 등을 거친 후 5월 중순 프랑스로 이동을 시작할 예정이다. 7월 초 프랑스 카다라쉬에 위치한 ITER 건설지에 도착하게 되면 본격적으로 ITER 장치 조립을 시작하게 된다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

중국의 '에너지 굴기'가 놀랍다. 13일 CCTV 보도에 따르면 중국과학원 플라스마 물리연구소가 독자 핵융합 실험로 이스트(EAST)를 이용해 섭씨 1억도의 초고온에 이르는 데 성공했다. 최근 중국은 한반도를 마주보는 해안에 '핵분열' 원전을 빽빽이 짓고 있다. 이런 원전 강국이 이제 '핵융합' 발전의 파이오니어로 떠오르고 있는 셈이다. 핵융합 발전은 꿈의 에너지원으로 치부된다. 화력발전소처럼 이산화탄소도 배출하지 않고, 태양광·풍력 등에 비해 발전 효율성도 월등하다. 핵융합 발전은 거칠게 비유하면 연료인 중수소와 삼중수소의 핵융합을 이용한다는 점에서 수소폭탄의 원리와 같다. 다만 핵융합 반응을 느리고 지속적으로 진행한다는 게 다를 뿐이다. 그러면서도 기존 원전처럼 핵폐기물도 발생시키지 않는다는 게 장점이다. 핵융합로는 태양에서 나타나는 초고온 상태의 수소핵 간 융합을 인공적으로 일으켜 높은 에너지를 얻는 장치다. 말하자면 '인공태양'이다. 그렇다면 태양처럼 무한대의 청정에너지를 공급하기 위한 대전제가 뭔가. 핵융합에 적합한 섭씨 1억5000만도에 이르는 플라스마(원자핵과 전자가 분리된 상태)를 구현, 안정적으로 유지하는 일이다. 중국은 지난해 7월 플라스마 중심 온도 5000만도를 101.2초간 지키는 데 성공했다. 한국이 지녔던 70초 기록을 깬 중국이 이번에 7000만도 기록까지 추월한 것이다. 한국 국가핵융합연구소는 얼마 전 1억도 플라스마를 10초 동안 유지하겠다는 구상을 밝혔다. 핵융합로에 관한 한 한국은 그간 '퍼스트 무버'였다. 화석연료도, 태양광·풍력 자원도 빈곤한 여건에서 그 나름대로 앞을 내다본 선택이었다. 핵융합 발전의 원료인 삼중수소는 바다에 풍부히 녹아 있고, 우리나라는 3면이 바다가 아닌가. 2007년 운영을 시작한 '한국형 인공태양' 케이스타(대전 소재)는 세계적으로 성능을 인정받았다. 우리와 미국·유럽·러시아 등 35개국이 공동개발하기로 한 '이터'의 참고모델로 선정됐을 정도다. 그러나 중국이 이제 세계 원전시장뿐만 아니라 핵융합로 연구에서도 '게임 체인저'로 등장한 모양새다. 문득 이는 최근 몇 년간 우리가 한눈을 판 결과일지도 모른다는 생각이 뇌리를 스친다. kby777@fnnews.com 구본영 논설위원

서울대 공대는 원자핵공학과 나용수 교수 연구팀이 핵융합로 '토카막'의 초기 플라스마 발생원리를 세계 최초로 규명했다고 14일 밝혔다. 토카막은 핵융합 발전용 연료 기체를 담아두는 용기로 핵융합 실험장치 중 하나다. 핵융합로에서 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 플라스마를 발생시켜야 한다. 토카막의 복잡한 전자기적 구조와 측정의 어려움으로 플라스마 생성 원리는 그동안 밝혀지지 않았다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 핵융합로 플라스마 생성 때 플라스마가 스스로 강한 난류 현상을 만들어낸다는 사실을 밝혀냈다. 이를 통해 독자적으로 개발한 입자 기반 3차원 시뮬레이션과 토카막 장치에서의 실험으로 연구 결과 검증에 성공했다. 이번 연구 성과는 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 지난달 30일 게재됐다. 국내 핵융합 분야에서 네이처 관련 학술지에 논문이 게재된 것은 나 교수 연구팀이 최초다. 나 교수는 "한국, 미국, 일본, 중국, 러시아 등이 공동으로 개발 중인 국제핵융합실험로를 비롯한 향후 핵융합로의 플라스마 발생 최적화에 연구 자료가 활용될 것으로 기대된다"고 말했다. beruf@fnnews.com 이진혁 기자

다원시스가 국제핵융합로 수주 기대감으로 상승세다. 4일 오후 1시31분 현재 다원시스는 전날보다 3.70%(400원) 상승한 1만1200원에 거래되고 있다. 7월에 ITER에서 1120억원의 전원공급장치 입찰이 있는데 다원시스가 상당부분 수주할 것으로 기대감 때문으로 분석된다. SK증권 김현용 연구원은 “다원시스는 국내외 핵융합실험로에 전원장치를 독점공급하는 업체로 1998년부터 국내 핵융합 연구설비인 KSTAR에 전원장치를 공급하고 있다”며 “올해부터는 국제핵융합실험로(ITER)에 전원장치를 공급할 것”으로 전망했다. 현재 ITER 국내사업단에서 1120억원의 입찰공고를 진행 중으로 기존 납품실적을 고려할 때 다원시스가 상당 부분을 수주할 것이란 판단이다. 김 연구원은 “다원시스는 상반기보다 하반기에 매출액이 큰 폭으로 확대될 것으로 보인다”며 “이는 ITER 수주가 하반기로 예상되고, 태양광 CVD 전원장치 및 특수정류기 부문에서 상반기 수주건의 매출인식이 이뤄질 것으로 전망되기 때문”이라고 전했다. /kjw@fnnews.com 강재웅기자

유럽연합(EU), 러시아에 이어 한국이 세 번째로 핵융합로 블랑켓 1차벽의 1단계 기술 검증에 성공한 나라가 됐다. 20일 교육과학기술부에 따르면 한국원자력연구원(원장 양명승)이 국가핵융합연구소(소장 이경수) 국제핵융합실험로(ITER) 한국사업단과 협동연구를 통해 개발한 블랑켓 1차벽이 ITER 국제기구가 정한 국제 공인시험의 1단계를 통과했다고 밝혔다. ITER 국제기구는 초전도 도체, 디버터와 함께 기술 검증을 필요로 하는 3대 핵심기술 분야 중 하나로 블랑켓을 선정하고 ITER 국제기구 주관으로 국제 공동 검증시험을 진행해왔다. 블랑켓 1차벽은 핵융합로의 노심에서 섭씨 1억도 이상의 온도를 갖는 플라스마와 가장 가까이 인접해 플라스마를 가두는 역할을 하는 플라스마 대향(對向) 부품의 하나다. 블랑켓 1차벽의 기술검증시험은 우리나와 미국, EU, 러시아, 중국, 일본 등 시험 참가국이 베릴륨(Be)과 구리, 스테인리스 3중 구조로 이뤄진 블랑켓 시편(mock-up)을 국제 공동규격에 따라 각각 제작한 뒤 이를 미국과 EU에서 검증시험을 받는방법으로 진행됐다. ITER 국제기구에서 진행될 예정인 2단계 검증시험은 내년 1월 시작, 2011년 12월 완료될 예정이다. /economist@fnnews.com 이재원기자