[이코리아] AI 열풍으로 관련 산업이 급성장하며 데이터센터를 위한 에너지 확보가 전 세계 기술 기업들에게 주요 과제로 떠올랐다. 각 기업들이 SMR 개발, 원전 재가동 등 다양한 수단으로 막대한 전력 소모의 해답을 찾는 가운데 아직 상용화되지 않은 기술인 핵융합 발전에 투자하는 기업들이 나타나며 주목받는다.
구글은 지난 30일 핵융합 스타트업 커먼웰스 퓨전 시스템(CFS)과 200메가와트 규모의 전력 구매 계약을 체결했다. 커먼웰스 퓨전 시스템은 미국 매사추세츠에 본사를 둔 MIT 분사 기업으로, 현재 실증 실험 장치 SPARC를 건설 중이며, 2030년대 초 까지 버지니아에 발전소를 건설하고 핵융합 발전을 통해 전력을 공급할 예정이다.
구글 에너지·기후 부문 수석 이사 마이클 테럴은 “이 계약은 단순한 베팅이 아니라 시장에 대한 ‘수요 신호’”라며, “우리는 이러한 구매력을 통해 핵융합 상용화를 앞당기고자 한다”고 강조했다. CFS 측도 “구글의 조기 투자는 우리가 버지니아 상업용 플랜트와 매사추세츠 SPARC 실증 장치를 병행 추진하는 데 중요한 계기”라고 밝혔다.
CNN은 이번 계약에 대해 "구글은 아직 건설되지는 않았지만 언젠가는 별의 에너지를 복제할 미래형 핵융합 발전소에 투자하고 있다."라며 "이는 거대 기술 기업들이 아직 수년은 걸릴 거의 무한한 청정 에너지원에 얼마나 목말라 있는지를 보여주는 신호다."라고 전했다.
다른 기술 기업들도 슬롯 머신 돈 따는 법 발전에 주목하고 있다. 지난 2023년 마이크로소프트는 슬롯 머신 돈 따는 법 스타트업 헬리온(Helion)과 전력 구매 계약을 체결했다. 계약에 따르면, 헬리온은 2028년까지 50메가와트(MW) 이상의 전력을 공급할 예정이며, 이는 약 5만 가구에 전력을 공급할 수 있는 규모다.
헬리온의 또 다른 특징은 연료로 지구에서 구하기 힘든 희귀 동위원소인 헬륨-3(Helium-3)를 사용하는 점이다. 헬륨-3는 반응 부산물이 거의 없고 방사선 위험이 낮아 ‘청정 연료’로 평가되지만, 지구에서는 합성이 어렵고 달에 많은 양이 매장되어 있는 것으로 알려져 있다.
현재까지 헬리온은 5억7000만 달러 이상의 민간 투자금을 유치했으며, 오픈AI CEO 샘 알트먼이 단독으로 3억7500만 달러를 투자하기도 했다.
핵융합 발전은 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 지구상에서 인공적으로 발생시켜 안정적인 에너지를 얻는 기술이다. 약간의 연료로도 막대한 에너지를 얻어 연료 효율이 높은 장점이 있다. 또 방사성 폐기물이나 유해물질의 발생도 다른 발전방식보다 적거나 거의 없어 안전성과 환경 친화성도 높다. 이 때문에 과학계에서는 핵융합 에너지를 ‘꿈의 에너지원’으로 부르고 있다.
하지만 이런 큰 장점과 잠재력에도 불구하고 핵융합 발전 최대의 단점인 높은 구현 난이도가 발목을 잡는다. 핵융합 반응을 인공적으로 일으키려면 높은 온도와 압력이 필요하며, 고온·고압 상태의 플라즈마를 수십 초 이상 유지하는 것이 핵심 기술 과제로 꼽힌다. 과학자들은 1억 도가 넘는 온도의 플라즈마를 가두기 위한 다양한 방식을 고안해 시험하고 있다.
현재 전 세계 30여 개국이 참여하는 국제 핵융합실험로 프로젝트 'ITER'가 대표적인 국제 핵융합 실험 장치다. 태양과 같은 조건을 지구 위에 구현해 핵융합 반응을 인공적으로 재현하고, 플라즈마를 장시간 안정적으로 유지하는 데 목적이 있다. 한국 역시 ITER에 주요 기여국으로 참여하고 있다.
ITER 슬롯 머신 돈 따는 법로는 현재 프랑스 남부 카다라슈에 건설되고 있다. 하지만 최근 일정이 대폭 지연되며, 첫 플라즈마 시점은 2033~2034년으로 늦춰진 상황이다.
한편 우리 정부도 핵융합 기술 확보를 국가 전략 과제로 삼고 2030년대 실증 발전로 건설을 목표로 속도를 내고 있다. 과학기술정보통신부는 지난해 ‘핵융합에너지 실현 가속화 전략’을 수립하고, 총 1조 2천억 원 규모의 예산을 투입해 기술개발·산업화·생태계 조성 등 9대 핵심 과제를 추진 중이다.
정부는 우선 민간 기업과 연구기관이 함께 참여하는 ‘플러그인(Plug-in) 프로그램’을 도입해, KSTAR에서 축적한 초전도 핵융합 기술과 민간의 엔지니어링 역량을 결합한 실증로 건설 기반을 조성하고 있다. 또 핵융합 전문 인력 양성을 위해 대학의 관련 전공 및 교과목도 확대 중이며, 스타트업 육성을 위한 'K-Fusion Startup' 프로젝트도 병행된다.
기술적으로는 한국형 인공태양 KSTAR가 핵심이다. KSTAR는 2007년 가동 이후 3만 회 이상의 플라즈마 실험을 수행해왔으며, 2024년에는 섭씨 1억 도 고온 플라즈마를 48초간 유지하는 데 성공, 세계 최고 기록을 자체 경신했다. 2026년까지 이를 300초까지 연장하는 것이 목표다.
정부는 중장기적으로 KSTAR의 설계·운영 경험을 바탕으로 해외 실증장치 수출을 추진하고, 수출 전략과 빅데이터 기반 핵융합 운영 기술 개발을 통해 한국형 핵융합 산업 생태계 조성에 나선다는 계획이다.
