"2030년대 독일 상업 발전소 건립"… 日·獨, '꿈의 에너지' 핵융합 공동개발 착수

제조업 강국인 일본과 독일이 차세대 궁극의 무탄소 전력원으로 꼽히는 '핵융합(Nuclear Fusion)' 에너지 상용화를 위해 국가적 차원의 기술 동맹을 결성했다.

양국 대표 에너지 기업과 첨단 스타트업들이 손을 잡고 핵심 장비 국산화와 열 발전 효율을 극대화해 향후 10년 이내인 2030년대에 독일에 상업용 핵융합 발전소를 본격 건설한다는 구상이다.

10월 27일(현지시각) 일본 종합 경제 미디어 닛케이 아시아(Nikkei Asia)에 따르면, 일본의 유력 핵융합 엔지니어링 스타트업 교토 퓨전어링(Kyoto Fusioneering)은 독일의 글로벌 에너지 설비 대기업 지멘스 에너지(Siemens Energy), 주요 투자사인 일본 종합상사 미쓰이물산(Mitsui &Co.)과 3자 파트너십을 맺고 핵융합로의 열을 전력으로 전환하는 핵심 발전 계통 공동 개발에 착수하기로 합의했다.

이와 함께 교토 퓨전어링은 미국 구글(Google) 모회사 알파벳 등의 투자를 유치한 독일의 대표 핵융합 스타트업 프록시마 퓨전(Proxima Fusion)과도 별도 기술 제휴를 체결했다. 양사는 핵융합 연료 주기 기술과 함께 노심 플라즈마를 1억도 이상의 초고온으로 가열하는 핵심 장비인 '자이로트론(Gyrotron)'을 공동 개발할 방침이다.

이번 일본과 독일 기업 간의 기술 연합은 단순 원자로 설계를 넘어 실질적인 '전력 생산의 경제성'을 확보하는 데 방점을 찍고 있다.

발전 터빈 엔지니어링 강자인 지멘스 에너지는 일본 파트너들과 함께 기존의 물-증기 순환 방식 대신 고온·고압의 이산화탄소를 이용하는 '초임계 이산화탄소(sCO2) 발전 터빈' 기술을 핵융합 시스템에 결합할 계획이다. 이 기술이 상용화되면 발전 열효율을 비약적으로 끌어올리는 동시에 터빈 등 발전 설비 전체를 획기적으로 소형화할 수 있어 발전소 건설 비용을 대폭 절감할 수 있다.

원자로 부문에서는 프록시마 퓨전이 자이로트론 분야에서 독보적 기술력을 보유한 교토 퓨전어링의 장비를 도입해 2030년대 가동을 목표로 하는 독일 현지 상업용 핵융합 발전소 프로젝트에 속도를 낼 예정이다.


이번 양국 기업 간의 빅딜은 10월 28일부터 시작되는 프리드리히 메르츠(Friedrich Merz) 독일 총리의 일본 공식 방문 일정에 맞춰 정식 서명될 예정이다.
약 30개 독일 대표 기업 사절단을 이끌고 방일하는 메르츠 총리는 다카이치 사나에 일본 총리와의 정상회담에서 인공지능(AI), 사이버 안보, 방위 산업과 더불어 핵융합을 필두로 한 차세대 에너지 안보 공급망 협력을 집중 논의한다.

양국이 핵융합에 사활을 거는 배경에는 취약한 자국 에너지 수급 구조가 자리 잡고 있다.

독일은 2023년 모든 원자력 발전소를 전면 폐쇄한 후 태양광과 풍력 발전을 공격적으로 확대했으나 기저부하 전력의 간헐성 문제로 만성적인 전력 수급 불안을 겪어왔다. 이에 메르츠 정부는 핵융합을 전략적 공공 투자 대상인 6대 국가 첨단 기술 중 하나로 지정하고 정책 드라이브를 걸고 있다.

일본 역시 수입 액화천연가스(LNG)와 석탄 등 화석 연료에 전력망의 70% 가까이를 의존하고 있어, 온실가스를 배출하지 않으면서도 안정적으로 대규모 기저 전력을 생산할 수 있는 핵융합이 탈탄소 경제의 유일한 출구로 꼽힌다.


투자 규모 면에서도 국가적 자금 투입이 본격화되고 있다.

독일 정부는 오는 2029년까지 핵융합 기술 육성에만 20억 유로(약 22억 3,000만 달러·약 3조 원)의 예산을 집행할 계획이다.

일본 정부 역시 2040 회계연도까지 민관 합동으로 총 3조 1,000억 엔(약 196억 달러·약 27조 원) 규모의 천문학적 자금을 투입하는 장기 로드맵을 가동했다. 당장 이번 회계연도부터 3년간 600억 엔을 시범 실증을 추진하는 자국 스타트업 생태계에 선제 투입한다.

현재 글로벌 핵융합 시장은 40억 달러의 벤처 자금을 조달해 2027년 발전 기술 시연을 예고한 미국의 커먼웰스 퓨전 시스템즈(CFS)와, 같은 해 실험용 인공태양 원자로 완공을 앞둔 중국이 막대한 자본과 정부 주도권을 앞세워 양강 구도를 형성하고 있다.

국제 에너지 전문가들은 "외부 자원 의존도가 절대적인 일본과 독일이 제조업 기계·소재·터빈 엔지니어링의 강점을 결합해 상업용 핵융합 실증 시기를 2030년대로 대폭 앞당기려 하고 있다"며 "미국 실리콘밸리 중심의 벤처 생태계와 중국의 국가 주도 개발 모델에 맞서는 가장 강력한 '제3의 제조업 기반 핵융합 연합군'이 출범한 셈"이라고 평가했다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com