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ITER

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202007.31

꿈의 핵융합 에너지 큰 걸음! ITER 장치 조립 시작!

커뮤니케이션팀   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/iter/1145

"7월 28일 지구 미래 밝힐 핵융합에너지 기적을 쏘아올리다"

 

2020년 7월 28일 ITER 주장치 조립 시작을 알리는 기념식이 열렸다. <사진출처=ITER>2020년 7월 28일 ITER 주장치 조립 시작을 알리는 기념식이 열렸다. <사진출처=ITER>

 

스스로 빛나는 태양처럼 지구의 태양을 만들자! 지구의 미래를 밝혀 줄 무한 청정에너지를 찾아 나선 인류의 노력이 국제핵융합실험로 ITER 주장치 조립 착수와 함께 가시화되었습니다. ITER 국제기구는 7월 28일 오후 5시(한국시간) 프랑스 남부 카다라쉬에 위치한 ITER 건설현장에서 ‘장치조립 착수 기념식'을 갖고, ‘새로운 에너지 시대의 시작’을 선언했습니다. 1988년 ITER 이사회가 결정된 지 32년, 그리고 2006년 7개 회원국의 공동이행협정이 체결된 지 14년 만의 결실입니다.

  

  

|지구촌 연대와 협력으로 완성하는 ITER 길

  

이번 ITER 조립착수식은 사업 착수 이후 7개 회원국이 제작한 핵심 조달품들이 프랑스 현지에 속속 도착함에 따라 이들을 하나의 장치로 조립하는 단계(Assembly Phase)에 본격 진입함에 따라 열렸습니다. 인공태양의 첫 번째 퍼즐을 맞추는 뜻깊은 순간은 비록 코로나19 상황으로 인해 회원국들이 현장에서 함께하는 대신 유튜브 생중계로 진행되었지만, 핵융합에너지의 개발로 기후변화에 함께 맞서고자 하는 세계의 의지는 굳건했습니다. 우리나라 문재인 대통령을 비롯해 프랑스 마크롱 대통령 등 7개 ITER 회원국의 정상급 인사들이 영상과 서면으로 ITER 조립 착수를 축하하고, 미래 에너지확보를 위한 국제 공동의 노력을 격려했습니다. 문재인 대통령은 영상메시지를 통해 전세계 핵융합 연구자들을 응원하고, 핵융합에너지 성공을 염원했습니다. 

 

“꿈의 에너지 인공태양을 만드는 ITER가 수많은 시행착오 끝에 장치조립 단계까지 온 것은

전 세계의 연대와 협력이 이룬 성과입니다.

 프로젝트에 참여한 7개 회원국과 세계가 지혜를 모으면 인공태양이 인류의 미래를 밝게 비출 것입니다.”
 

ITER 건설현장 모습 

 

|‘하늘의 태양을 땅에 만들자’ 인류 최대·최장의 국제공동 프로젝트

 

 

국제핵융합실험로 ITER 건설은 자원고갈과 환경오염에서 자유로운 에너지를 개발하기 위해 핵융합의 실용화 가능성을 검증하는 국제협력 프로젝트입니다. 1985년 미국과 소련의 핵융합 분야 협력 선언에서 시작된 씨앗은 2006년 7개 회원국의 공동이행협정 체결을 통해 핵융합에너지를 향한 인류 최대·최장의 국제 공동 프로젝트로 시작되었습니다. 한국은 2003년 프로젝트에 동참하여 핵융합 선진국들과 어깨를 나란히 하고 있습니다.

 

ITER 프로젝트는 우리나라를 비롯해 미국, 중국, 일본, EU, 러시아, 인도 등 7개국이 동참하고 있습니다. EU 소속국까지 포함하면 총 35개국, 지구촌이 함께하는 프로젝트라 해도 과언이 아닙니다. ITER는 열출력 500메가와트(㎿), 핵융합 반응으로 방출되는 에너지가 주입된 에너지보다 10배 많음을 뜻하는 에너지 증폭률(Q) 10 이상 달성을 목표로 하며, 이를 통해 핵융합으로 대용량 에너지 생산이 가능하다는 것을 공학적으로 실증할 예정입니다.

  

 

|인공태양 제작할 조립동 완성, 2025년 목표로 공정률 70% 

 

ITER는 세상에서 가장 큰 퍼즐로도 불립니다. ITER 건설을 위해 100 만개가 넘는 부품이 전 세계 회원국에서 나누어 제작된 뒤 ITER 건설 현장에서 조립되기 때문입니다. 현재 ITER 공사현장에서는 토카막 빌딩을 비롯해 총 39개의 건물이 모습을 드러냈습니다. 공정률은 약 70% 달합니다. 지난 3월에는 ITER주장치가 들어설 토카막빌딩과 토카막 핵심장치를 조립할 조립동이 완성돼 총조립을 위한 1단계 준비가 완료됐습니다.

 

 

ITER 주장치는 속이 빈 도넛 형태의 구조물로 에펠탑 3개와 비슷한 2만 3000톤의 무게, 높이 30m, 지름 30m 규모에 이릅니다. 주장치의 조립은 레고처럼 섹터별로 나누어 진행됩니다. 40도 진공용기 한 섹터에 TF 자석, 은으로 도금된 열차폐체와 2개의 TF 코일을 결합하면 1세트가 완성됩니다. 이렇게 완성된 9개 세트를 하나로 연결하면 360도 원형의 토카막이 완성됩니다.

 

최근 ITER 건설현장에는 첫 번째 세트의 조립을 시작할 핵심 부품들이 ITER 회원국을 출발해 속속 프랑스 현지에 도착했습니다. 4월에는 플라즈마를 진공용기에 가두는 D형의 TF코일 2개가 일본과 이탈리아에서 도착하였습니다. 5월에는 인도에서 공급한 1,250톤의 저온용기 베이스가 성공적으로 토카막 하부에 자리 잡았고요. 2주 전에는 플라즈마를 벽에서 떨어뜨려 부양된 상태로 만들어 위치와 형상을 제어하는 PF코일이 중국으로부터 도착했습니다. 불과 며칠 전에는 첫 진공용기 섹터와 조립장비 최종분이 한국을 떠나 마르세유 항구에 당도했습니다.

  

물론 초정밀 초대형 장치 조립을 위해서는 특수한 기계가 필수입니다. 900t에 달하는 거대한 특수조립장비는 오차 범위는 1㎜이내로 극한의 기술 완성도를 요구하는데요. 이 역시 한국이 조달을 완료했습니다.

  

이번 조립 착수식을 기점으로 ITER는 본격적인 퍼즐 맞추기에 돌입합니다. ITER를 구성하는 극한의 크기와 무게를 가진 100만 개 이상의 품목들을 제조원이 다른 상태에서 엄격한 공차와 세밀한 일정을 준수하며 최종 조립·설치하는 이 과정은 지금까지 없었던 과학기술적 도전입니다.

 

국가핵융합연구소 유석재 소장의 설명에 따르면 “초고밀도의 품질이 필요하고 각 나라가 국제협력으로 만드는 데다 ‘표준화’가 안 돼 있다는 큰 어려움을 극복해야 합니다.” 이 같은 어려움을 해결하는 열쇠는 바로 연대와 협력, 소통입니다.

 

 

|KSTAR 제작 경험으로 국내 140여개 산업체 6180억 조달 수주

 

 우리나라에서 조달 완료한 열차폐체(왼)와 진공용기 #6(오)

 

현재 전세계 핵융합실험장치 중 ITER와 가장 많이 닮은 게 바로 한국의 인공태양 ‘KSTAR’입니다. KSTAR의 설계와 건설 경험, 운영 데이터와 노하우 자체가 곧 ITER 개발의 참고서라 할 수 있습니다. ITER 개발과 조립에 한국의 참여가 두드러지는 이유이기도 하죠.

 

우리나라는 플라즈마를 가두는 그릇인 진공용기의 첫 번째 섹터를 성공적으로 완성하고, 플라즈마 복사열을 차단하는 열차폐체, 전원공급장치, 초전도 자석 도체 등 ITER를 이루는 9개 주요 장치를 한국의 산업제들과 함께 개발 제작, 조달하며 우리의 기술력을 세계에 입증했습니다.


이러한 기술력을 바탕으로 한국의 기업과 기관들은 ITER 국제기구 및 타 회원국으로부터 136건, 총 6,180억원에 달하는 ITER 조달품을 수주하는 성과도 올렸습니다. 이는 한국이 ITER에 참여하면서 납부한 분담금 3,723억을 크게 넘는 액수입니다. 이는 ITER프로젝트에 투자된 예산이 다시 국내 기업의 고용을 창출하고 핵융합상용화 기술 확보에 쓰였음을 의미합니다.

 

한국의 맨파워도 빛납니다. 이경수 전 ITER 기술총괄 사무차장에 이어 김근경 건설부문장이 ITER 건설을 총괄하며, KSTAR 개발의 주역 최창호 박사, 양형렬 박사, 오영국 박사, 박미경 박사 등 한국의 핵융합 전문가들이 ITER 국제기구에서 중책을 수행하며 우수한 역량과 리더십을 발휘하고 있습니다. 현재 ITER 국제기구에는 51명의 한국인이 함께하고 있습니다.

 

 

|“2050년 핵융합 에너지 상용화” 주인공은?

 

ITER 장치 조립은 인류의 에너지사에 한 획을 긋는 출발점이 될 것입니다. ITER는 2024년 장치 조립 완료 후 2025년 말 최초 플라즈마 달성을 목표로 하고 있습니다. 이후 본격적인 운영을 통해 열출력 500MW 달성할 계획입니다.   ITER는 실제 전기를 발생하는 발전소가 아닌 이론을 현실로 검증하는 공학로입니다. 따라서 실제 상용 핵융합에너지를 위해서는 ITER보다 10~15배 정도 더 많은 전력을 생산할 수 있는 실증로와 상용로 개발이 중요합니다.

 

현재 우리나라는 ‘핵융합에너지 실용화 기술 개발로 지속 가능한 국가 신에너지 확보’라는 목표하에 핵융합 에너지 개발 기본계획을 운영하고 있습니다. 이를 통해 2050년대 핵융합에너지 실현 목표를 달성하고, 한국이 앞으로도 글로벌 경쟁력을 가지고 기술과 시장을 선도할 수 있도록 장기적 연구개발과 인력양성에 정책적 노력을 지속할 계획입니다. 문재인 대통령도 영상을 통해 “과학으로 세계와 함께 하고 있어 매우 자랑스럽다”며 “한국은 우수한 과학기술자들이 ITER에 더 많이 참여하도록 지원하고, 2050년, 청정하고 안전한 핵융합에너지 실현을 위해 국제사회와 함께 하겠다”는 의지를 밝혔습니다.
 
150년 전 최초의 전기가 지구의 밤하늘을 밝혔습니다. 이제 마르지 않는 샘물과 같은 핵융합에너지가 지구의 미래를 밝힐 것입니다. 이번 ITER의 조립 착수식을 기점으로 인류는 가보지 않은 길로 또 한 걸음을 디뎠습니다. 오랜 시간 수많은 난관을 극복해온 7개 회원국이 이어 갈 연대와 협력은 에너지의 내일을 만드는 큰 동력입니다.

 

 

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