핵융합 ‘연료 자급제’ 시대 개막…영국 FLF, ‘트리튬 증식’ 세계 최고 기록 경신

영국 핵융합 벤처기업 퍼스트 라이트 퓨전(FLF)이 핵융합 상용화의 최대 난제로 꼽히는 연료 공급망 분야에서 파괴적 혁신을 이뤄냈다.

지난 1일(현지시각) 에너지 전문 매체 인터레스팅 엔지니어링(Interesting Engineering) 보도에 따르면, FLF는 자사의 ‘플레어(FLARE)’ 발전소 설계를 통해 핵융합 연료인 트리튬(삼중수소) 증식 배율(TBR) 1.8을 달성했다고 밝혔다.

이는 투입한 연료보다 1.8배 많은 연료를 발전 과정에서 스스로 재생산한다는 의미로, 전 세계 핵융합 시스템 중 역대 최고 수치다.

핵융합 발전은 바닷물에서 추출하는 중수소와 극소량만 존재하는 트리튬의 결합을 통해 에너지를 얻는다. 중수소는 무한한 자원인 반면, 트리튬은 전 세계 민간 비축량이 단 20kg에 불과할 정도로 희귀하다.

1g당 가격이 2만3000달러(약 3000만 원)을 호가하는 초고가 물질인 데다 반감기가 12년에 불과해 지속적인 보충이 필수적이다. 그동안 학계에서는 투입량과 생산량이 같은 수준인 ‘TBR 1.0’ 달성을 핵융합 자립의 1단계 목표로 삼아왔다.

이번에 FLF가 입증한 1.8이라는 수치는 단순히 연료를 자급자족하는 수준을 넘어선다. 1기의 발전소가 가동하며 확보한 여분의 연료로 다른 핵융합로를 가동할 수 있는 ‘연료 허브’ 노릇이 가능해지기 때문이다.

이는 핵융합 발전소의 연쇄적인 건설과 확산을 가로막던 ‘연료 병목 현상’을 근본적으로 해결할 수 있는 수치로 평가받는다. 특히 천연 리튬을 활용해 트리튬을 증식하는 방식을 채택해 원료 수급의 편의성까지 확보했다는 분석이다.

이번 기술 검증은 민간 기업의 유연한 설계가 거대 국책 사업보다 빠르게 성과를 낼 수 있음을 보여줬다. FLF는 결과의 객관성을 담보하고자 영국 최대 기술 인증 기관인 티유브이 슈드(TUV Sud) 산하 뉴클리어 테크놀로지 방사선 물리팀과 협업했다.

양측 연구진은 서로 다른 독립적 시뮬레이션 도구와 데이터베이스를 활용해 교차 검증을 실시했으며, 최종적으로 동일한 TBR 1.8 결과를 도출하며 기술적 실체를 확인했다.

마크 토머스 FLF 최고경영자(CEO)는 “트리튬 수급 문제는 핵융합 에너지를 산업 규모로 확장하는 데 있어 본질적인 제약 사항”이라며 “이번 검증은 플레어 설계가 스스로 가동할 연료를 충당할 뿐만 아니라, 핵융합 산업 전체에 연료을 공급해 산업의 급격한 성장을 이끄는 기폭제가 될 수 있음을 시사한다”라고 강조했다.


이러한 민간 차원의 성과에 힘입어 글로벌 핵융합 시장에는 이미 70억 달러(약 10조2000억 원) 이상의 거대 자본이 유입되며 상용화 속도전을 뒷받침하고 있다.

샘 올트먼과 빌 게이츠 등 빅테크 거물들이 주도하는 민간 투자가 ‘연료 증식’과 같은 핵심 난제를 정조준하면서, 과거 정부 주도의 기초 연구에 머물던 핵융합은 이제 실무적인 비즈니스 영역으로 빠르게 진입하는 추세다.

한국 역시 세계 최고 수준의 플라스마 제어 능력을 갖춘 초전도핵융합연구장치(KSTAR)를 필두로, 이제는 ‘연료 자립’을 위한 증식로(Breeding Blanket) 소재 국산화와 한국형 테스트 모듈 개발에 역량을 집중하고 있다.

업계에서는 국가 주도의 정교한 공학적 표준과 민간 기업의 파격적인 혁신 공법이 상호 보완을 이룰 때, 인류의 궁극적인 에너지 자립 시나리오가 비로소 완성될 것으로 보고 있다.

이번 FLF의 성과는 핵융합 발전이 단순한 과학적 실험을 넘어 경제성을 갖춘 미래 주력 에너지원으로 도약하는 중대한 분기점이 될 것으로 보인다.


서진욱 글로벌이코노믹 기자 jinwook@g-enews.com