ORNL, 상용 핵융합 펠릿 기술 이전… 뉴클레오는 미 MOX 시설 인허가

미국 에너지부 산하 오크리지 국립연구소가 상용 핵융합 실증로의 플라스마 연소 성능을 극대화하는 초저온 펠릿 연료 주입 특허 기술 4종을 타입원 에너지(Type One Energy)에 이전한다.

월드 널클리어 뉴스는 2026년 8월 10일(현지시각) 이번 계약이 방사성 삼중수소의 재순환 공정을 고도화하는 조치라고 보도했다. KSTAR 인프라를 지닌 한국 원자력 생태계에는 차세대 연료주기 선점과 한미 기술 협력 확대라는 과제를 던진다.


핵융합 반응을 지속하려면 중수소와 삼중수소를 연속적으로 재충전해야 한다. 기존 가스 분사 방식은 플라스마 중심부까지 연료를 깊이 전달하는 데 한계가 존재했다.
오크리지 국립연구소가 개발한 기술은 절대영도에 가까운 극저온에서 고체 수소 알갱이를 만든 뒤 고속으로 주입한다. 이 방식은 플라스마 중심부 연료 공급 효율을 높여 운전 성능을 개선한다.

이번 기술 이전에는 삼중수소 호환 초저온 펠릿 가스총, 밀폐형 스크루 압출기, 과압 보호용 압력 완화 장치, 단상 변화 기반 재순환 이송 기술이 들어갔다. 이 기술들은 삼중수소 누출 위험을 낮추고 안정적인 밀폐 회로 재순환 공정을 완성하도록 돕는다.


테네시주 오크리지에 본사를 둔 타입원 에너지는 꼬인 8자 형태 자기장을 사용하는 스텔라레이터 원자로를 개발하고 있다. 매사추세츠 공대(MIT) 학풍의 연구진과 글로벌 스텔라레이터(Stellarator) 전문가들이 모여 설립한 미국의 선도적인 민간 핵융합 발전 기업이다.

테네시강 유역 개발공사의 불런 부지에서 '프로젝트 인피니티'를 진행 중이다. 1단계 파일럿 장치인 '인피니티 원'을 2029년 시운전하고, 향후 350메가와트전기(MWe) 규모 상용 실증로 '인피니티 투'를 구축할 계획이다.

프랑스 원전 기업 뉴클레오는 4세대 납냉각고속로(LFR-AS-200) 전용 혼합산화물(MOX) 핵연료 제조 시설을 미국에 건립하려고 미 원자력규제위원회에 규제 참여 계획서를 제출했다. 사용후핵연료에서 우라늄과 플루토늄을 추출해 재활용함으로써 고준위 방사성 폐기물 부담을 낮추려는 목적이다.
뉴클레오는 200메가와트전기급 상업용 고속로와 MOX 연료 시설의 미국 내 인허가를 동시에 추진한다. 프랑스 원자력안전청으로부터 자사 MOX 연료 시설 안전성 접근 방식에 대해 만족스럽다는 평가를 이미 받았다. 뉴클레오는 2029년 최종 투자 결정을 거쳐 2032년 프랑스에서 첫 실증 원자로를 가동한다는 목표를 세웠다.


미국과 유럽 중심의 차세대 핵융합 및 4세대 고속로 연료주기 선점 움직임은 한국 원자력 산업에 직접 영향을 미친다. KSTAR 원천 기술과 SMR, 초저온 초전도, 연료주기 분야 소부장 기업군이 주요 가치사슬로 묶여 있다.

한국은 삼중수소 취급 공정 기술에서 한미 협력 범위를 늘리고 SMR 전용 연료 공급망을 확보해야 하는 경로에 서 있다. 미 원자력규제위원회를 비롯한 글로벌 규제 기관의 고속로 및 MOX 연료 인허가 기준이 엄격해지면 해외 진출 일정이 지연될 수 있다는 점은 리스크 요인이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com