상하이에서 피어나는 핵융합의 봄
동부 상하이의 봄은 올해 꽃과 시장만큼이나, 미래 에너지의 큰 도약을 알렸다. 중국이 세계 최초의 고온 초전도체 토카막을 공개하며, 지속가능한 전력과 기술 혁신의 새 시대를 열었다. 이 진전은 중국의 과학력과 엔지니어링 역량을 입증하는 동시에, 핵융합 상용화를 향한 실질적 가속을 보여준다.
핵융합의 약속: 핵분열보다 더 강력하고 더 깨끗하게
핵융합은 태양의 에너지 원리를 지상에서 재현하는 기술로, 기존 핵분열보다 약 4배 높은 출력을 가능하게 한다. 무거운 원자를 쪼개는 핵분열과 달리, 가벼운 원자를 결합하는 핵융합은 장수명 방사성 폐기물이 적어 환경적 부담이 낮다. 국제원자력기구(IAEA)가 강조하듯, 핵융합은 사실상 무한한 청정 에너지로 기후위기 완화와 에너지 안보에 크게 기여할 수 있다.
토카막: 인공 태양을 붙드는 자기장
토카막은 도넛형 챔버 안에 초고온 플라즈마를 가두는 장치로, 강력한 자기장이 수천만 도의 열과 압력을 안정화한다. 이 “인공 태양”은 핵융합에 필요한 극한 조건을 오래 유지할 수 있어, 현재로선 가장 유망한 접근법으로 평가된다. 미국물리학회도 토카막이 지속가능한 핵융합 전력화의 핵심 플랫폼이라고 밝힌 바 있다.
HH70: 고온 초전도체가 바꿔놓은 판
중국의 HH70은 REBCO(희토류-바륨-구리-산화물) 기반의 고온 초전도체를 활용해, 기존 대비 작고 가벼우며 효율적인 자석 시스템을 구현했다. 이 덕분에 건설비와 운영비가 줄고, 자기장 성능은 오히려 향상되어, 상용화 가능성이 크게 증대됐다. 상하이 플라즈마 물리연구소의 리웨이 박사는 이렇게 말한다. “HH70의 HTS 적용은 핵융합 원자로를 더 경제적으로 만들 뿐 아니라, 상업적 실현까지의 시간표를 앞당깁니다.”
더 작고 더 빠르게: 로드맵과 속도전
프로젝트를 이끄는 에너지 싱귤래리티는 소형화와 고성능을 병행하며, 2027년 차세대 토카막 구축, 2030년 기술 데모 완성을 목표로 한다. 이 회사는 Q=10(투입 에너지의 10배 생산)을 달성해 상업적 논리를 입증하겠다는 청사진을 제시했다. 빠른 개발주기와 모듈형 설계는 핵융합의 비용곡선을 꺾는 핵심 전략으로 주목받는다.
성능 지표 Q: 한계를 넘어서는 도전
핵융합 성능은 보통 Q값(출력/입력 에너지 비율)으로 평가된다. 현재까지 기록된 최고 Q는 약 1.53으로, 과학적 돌파구를 보여주었지만, 전력망에 투입하려면 더 높은 효율이 필요하다. HH70을 디딤돌로 삼아 Q=10을 달성한다면, 지속가능성과 규모화 가능성을 동시에 입증하는 분수령이 될 것이다.
왜 고온 초전도체인가
HTS 자석은 더 높은 자기장을 작은 부피와 낮은 냉각비용으로 제공해, 플라즈마 구속을 강화한다. 이는 장치의 크기와 가격을 줄이면서, 같은 혹은 더 나은 성능을 확보하는 핵심 이점이다. 특히 REBCO 테이프는 높은 전류밀도와 우수한 내자기장성으로, 차세대 토카막의 표준으로 부상하고 있다.
산업·사회적 파급효과
핵융합이 상용화되면, 연속운전이 가능한 기저부하 전력을 탄소 배출 없이 제공해 에너지 믹스를 혁신한다. 이는 화석연료 의존을 줄이고, 기후위기 대응과 전력 안정성을 동시에 강화한다. 더불어 첨단 제조와 극저온 공정, 고성능 전력전자 분야에 연쇄적 혁신을 촉발할 것이다.
- 핵융합은 핵분열 대비 더 적은 폐기물과 더 높은 에너지밀도를 제공
- HTS 도입으로 자석 비용과 부피 절감, 자기장 성능 향상
- HH70은 Q=10을 향한 상용화 로드맵의 핵심 시험대
- 2027/2030 마일스톤은 투자와 규제 프레임워크를 견인
협력과 규범: 함께 여는 상용화의 문
핵융합의 안전성과 신뢰성을 확보하려면, 국제 표준화와 데이터 공유, 그리고 공공-민간 파트너십이 필수다. 전력망 연계, 연료 공급망(중수소·삼중수소), 폐기물 관리 같은 현실 과제도 병행 해결해야 한다. 중국의 선도는 글로벌 협력을 촉진하고, 다자적 거버넌스를 통해 확산될 때 효과가 극대화된다.
새로운 에너지 질서를 향해
중국의 HH70은 기술과 현실성 사이의 간극을 좁히는 상징적 사건이다. 고온 초전도체라는 키 기술로 비용과 규모의 문제를 풀어가며, 핵융합의 대중성과 경제성을 눈앞으로 끌어당긴다. 이번 진전은 인류가 청정에너지의 미래를 스스로 설계할 수 있음을 강하게 증명한다.
“우리는 더 작고, 더 강하며, 더 빠른 길을 택했다. 그 길의 끝에는 지속가능한 전력이 있다.”
