홍봉근 전북대교수

전북대학교 홍봉근 교수(공대 양자시스템공학)가 핵융합로의 최적 설계 방법에 관한 특허를 최근 등록했다.

이번 특허는 전력 생산과 열에너지 이용, 핵변환 중성자원 확보 등 다양한 활용 목적에 맞춰 핵융합로의 성능을 구현하면서 장치 규모와 핵심 구성품의 구조를 동시에 도출할 수 있는 설계기술이다.

핵융합로의 경제성과 설계 효율을 높이는 동시에, 설계 초기 단계에서 기술적·경제적 타당성을 신속히 검토할 수 있어 개발 기간과 비용을 줄이고 상용화를 앞당길 핵심 기술로 기대된다.

특허 기술이 적용된 ‘K-Systems’ 프로그램은 핵융합로의 최적 제원과 건설 비용을 산출하고, 성능·경제성·구조를 하나의 플랫폼에서 통합 분석·최적화해 설계 의사결정을 지원하는 것이 특징이다.

특히 핵융합 연료인 삼중수소를 자체 생산하는 핵심 부품인 ‘삼중수소 증식블랑켓(Tritium Breeding Blanket)’의 다양한 설계 개념에 대해서도 기술적·경제적 타당성을 사전에 검증할 수 있다. 이를 통해 설계 단계에서 발생할 수 있는 시행착오를 줄이고 개발 리스크를 낮춰 혁신형 핵융합로 개발의 효율성을 높일 것으로 전망된다.

K-Systems는 발전용 핵융합로뿐 아니라 다양한 차세대 핵융합 시스템의 설계 검토와 경제성 평가에도 활용할 수 있다. 이에 따라 혁신형 핵융합로를 개발하는 기업의 설계 의사결정과 기술사업화를 지원하는 플랫폼으로도 활용 가능성이 크다.

핵융합에너지는 급증하는 세계 전력 수요에 대응하고 탄소중립 실현을 뒷받침할 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 세계 주요국은 물론 민간 기업과 스타트업도 핵융합 발전의 조기 상용화를 목표로 연구개발과 투자를 확대하는 추세다.

우리나라도 2024년 ‘핵융합에너지 실현 가속화 전략’을 발표한 데 이어, 2025년에는 2030년대 핵융합 전력 생산 실증을 목표로 ‘핵융합 핵심기술개발 로드맵’을 수립하는 등 혁신형 핵융합로 개발을 국가 전략사업으로 추진하고 있다. 이 가운데 핵융합로 설계기술과 설계 프로그램, 관련 지식재산권 확보는 국가 경쟁력과 미래 핵융합 산업 생태계를 좌우할 핵심 요소로 평가된다.

홍봉근 교수는 “핵융합 상용화를 앞당기기 위해서는 혁신적인 노형 개발과 함께 신속하고 신뢰성 높은 설계 플랫폼이 필수적”이라며 “이번 기술이 다양한 핵융합로 개념을 효율적으로 비교·평가하는 기반이 돼 국내 기업들이 차세대 핵융합 시장에서 경쟁력을 확보하고 글로벌 시장을 선점하는 데 기여하기를 기대한다”고 말했다. 이어 “산업계와의 협력을 통해 기술이전과 사업화를 적극 추진하겠다”고 덧붙였다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 개인기초연구사업과 핵융합선도기술개발사업의 지원으로 수행됐다.