미라클 모닝을 하는 일잘러들의 참고서 작은 눈을 날카롭게 굴리며 레터의 주제를 찾던 중, 눈길을 다른 곳으로 돌릴 수 없었던 소재를 찾았습니다.
한국 시간으로 18일 발표된 ‘코먼웰스 퓨전시스템스’의 핵융합 상용화 발표였어요.
물론 지금 당장 핵융합이 상용화됐다는 것은 아닙니다. 이 기업은 2030년대 초, 핵융합을 기반으로 전기를 생산하겠다는 계획을 발표합니다.
미라클레터 필진으로 들어와 첫 주제로 잡았던 핵융합. 과연 그사이 핵융합은 어떤 변화가 있었을지, 그리고 어떤 이슈들이 있었는지, 연말을 앞둔 미라클레터, 관련 소식 빠르게 정리해 보겠습니다.
빅테크 기업의 전력 사용량이 급증하면서 새로운 에너지원으로 부상하고 있던 소형모듈원전(SMR). 핵융합 발전은 SMR과 경쟁할 수 있을까요.
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- 코먼웰스 퓨전시스템스
- 최근 인류가 이룩한 핵융합 성과
- AI, 양자에 이어 핵융합 달리는 中
- CES 2025 디브리핑
- 모닝브리핑
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코먼웰스 퓨전시스템스가 짓고 싶어하는 핵융합 발전소의 모습 [사진=코먼웰스 퓨전시스템스]
빌 게이츠가 투자한
코먼웰스 퓨전시스템스
미국 매사추세츠공대(MIT)에서 ‘소형 토카막’으로 박사학위를 받은 밥 뭄가드가 2018년 설립한 코먼웰스 퓨전시스템스. 설립 이후 빌 게이츠 마이크로소프트(MS) 설립자를 비롯해 제프 베이조스 아마존 설립자 등으로부터 많은 돈을 투자받으면서 핵융합 업계의 주목받는 스타트업으로 떠오릅니다.
이들이 지금까지 투자받은 돈은 약 20억 달러. 우리 돈 2조8000억원에 달합니다. 탄탄한 자금을 기반으로 연구개발(R&D)을 이어오고 있어요. 현재 직원은 약 800명에 달할 만큼 큰 기업이 됐습니다.
코먼웰스 퓨전시스템스는 한국 시간으로 18일, 보도자료를 통해 2030년대 초, 미국 버지니아 체스터필드 카운티의 산업단지에 세계 최초의 상업용 대규모 핵융합 발전소를 건설한다는 내용을 발표합니다.
발전소의 이름은 ARC(아크). 발전 규모는 약 400메가와트(MW)입니다. 이는 약 15만 가구에 전력을 공급할 수 있는 수준이라고 해요. 이를 위해 2026년에는 SPARC라 불리는 프로토타입의 핵융합 기기로 첫 플라스마를 만들고, 이를 기반으로 2030년대 초, 핵융합으로 만든 전기를 전력망에 연결한다는 목표를 가지고 있습니다. 설립자인 밥 뭄가드는 “2030년대 초반, 모든 시선은 버지니아주 체스터필드 카운티에 집중될 것입니다. 이곳은 상업용 핵융합 에너지의 발상지가 될 것입니다”라는 말을 남기기도 합니다.
2030년대 ‘초’는 2034년까지일테니 이는 “10년 안에 핵융합 상용화에 성공하겠다”라고 해석할 수 있을 듯합니다. 뭄가드는 자신의 링크드인에 이번 발표의 의미에 대해 자세히 남겼습니다. 정리하면 이렇습니다.
“우리의 목표를 달성하기 위해서는 다음 계획도 병행해서 준비해야 합니다. 발전소 건설에 가장 긴 리드타임은 물리적 위치를 선택하는 것입니다. 우리는 2년전 부지 선정을 시작했고 100여개가 넘는 지역을 평가했습니다. 도미니언 에너지 버지니아와 주 공무원과의 생산적인 관계가 도움이 되었습니다. 이 강력한 협업은 전력망에 핵융합을 도입하는 최고의 기회를 제공할 것입니다. 핵융합에 있어서 역사적인 일입니다.” |
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코먼웰스 퓨전시스템스가 그리고 있는 소형 토카막 렌더링 [이미지=코먼웰스 퓨전시스템스]
더 나가기에 앞서 핵융합에 대해 짧게만 설명하고 갈게요. 원자력발전소가 활용하는 핵분열의 반대라고 보시면 됩니다. 핵분열은 우라늄, 플루토늄과 같은 커다란 원자가 쪼개지면서 에너지가 발생하는 현상을 말합니다. 핵융합은 수소와 같이 가벼운 원자를 융합시켜 무거운 원자로 만드는 과정이에요. 역시 에너지가 발생하고요. 핵분열 대비 발생하는 에너지가 많고 방사성 폐기물이 적어 꿈의 에너지로 불립니다.
두 개의 원자를 하나로 합치려면 엄청난 온도와 압력이 필요합니다. 핵융합은 태양에서 발생하는 현상인데, 태양의 온도는 1500만도, 압력은 2000억 기압에 달해요. 이를 모방하면 지구에서도 핵융합을 일으킬 수 있습니다. 하지만 2000억 기압이 문제죠. 이렇게 큰 기압은 인위적으로 만들어낼 수 없어요.
그래서 과학자들은 온도를 1억도 이상으로 높여서 핵융합 반응을 끌어냅니다. 문제는, 1억도를 견디는 설비가 필요하다는 데 있어요. 마블 영화에 등장하는 강한 금속 ‘비브라늄’ '아다만티움'도 1억도를 견디긴 힘들걸요😅. 그래서 과학자들은 1억도에 달하는 ‘플라스마’를 만든 뒤 이것이 재료에 닿지 않게 공중에 띄우는 방식의 ‘토카막’ 설비를 만듭니다. 플라스마는 자성을 띠고 있는 만큼 토카막 주변에 강력한 자석을 설치, 플라스마를 눈에는 보이지 않는 자성으로 가두는 겁니다.
이게 어려운 이유, 플라스마가 야생마처럼 날뛰기 때문이에요. 플라스마가 날뛰어서 주변 설비에 닿으면 바로 녹아버리거든요. 1년 365일 플라스마를 안정적으로 다루려면 시험가동 시 최소 300초를 안정적으로 유지할 수 있어야 합니다. 이게 상당히 어려워서 많은 나라들이 손잡고 프랑스에 국제핵융합로(ITER)를 짓고 있어요. 함께 연구한 뒤 지식을 나누자는 거죠. ITER의 시험 가동 날짜는 2034년. 여기서 새로운 지식을 확보한다면 이를 기반으로 핵융합 발전 상용화 시기는 2050년께로 예상되고 있어요.
이런 상황에서 코먼웰스 퓨전시스템즈와 같은 스타트업이 나타나더니 상용화 시기를 2030년 초로 앞당겨 버려요. 여기에는 MS와 함께 오픈AI의 샘 알트먼이 투자한 ‘헬리온 에너지’도 포함됩니다.
10년 전이었다면, 아마 믿지 못할 일들이었어요. 하지만 당시와 비교했을 때 강한 자석이 개발됐고, 핵융합을 끌어내는 여러 혁신적인 아이디어들이 잇달아 등장했습니다. 그리고 이러한 스타트업들이 ‘갑부 혁신가’들의 든든한 지원을 받으면서 조단위의 돈을 투자받은 상황이 됐어요. 상황은 반전되고 있습니다.
지금은 핵융합 분야에서 연구하는 분들도 “어라... 잘하면 가능할 수도 있지 않을까?”라는 생각을 갖기 시작했습니다. 혁신적인 아이디어, 몸을 불사르며 일하는 창업가, 그리고 돈. 삼박자가 갖춰지자 핵융합 분야에서도 예상치 못한 ‘Breakthrough’가 일어날 조짐이 보이고 있습니다.
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유럽 연구진이 핵융합을 이용, 가장 큰 에너지 생산에 성공한 뒤 환호하고 있습니다. 이들이 얻은 에너지는 욕조 4~5개를 데울 수 있는 수준! [사진=UK Atomic Energy Authority, EUROfusion]
최근 인류가 이룩한
핵융합 성과들
지난해 5월, 빌 게이츠를 비롯해 샘 올트먼과 같은 인물들이 핵융합 스타트업에 투자하고 있다는 소식에 관련 기사가 쏟아진 바 있습니다. 이후 핵융합 분야에 있어서 기념비적인 성과들이 무엇이 있었는지 살펴볼게요(물론 이들이 막대한 돈을 투자했다고 해서 이러한 성과로 이어졌다는 얘기는 아닙니다😄).
핵융합을 구현하려면 엄청난 에너지가 필요합니다. 온도를 1억도로 올려야 하고, 강력한 자석도 사용해야 하니까 말이에요. 따라서 핵융합 반응을 끌어내는데 상당한 에너지가 필요했습니다. 로렌스 리버모어의 2022년 12월 성공은 그래서 중요한 의미를 갖습니다. 그런데 이후 재현 실험에서 잇달아 실패해요.
2022년 12월의 성공이 실험실 수준에서 재현이 되어야 핵융합 상용화를 위한 다음 단계로 나갈 수 있을 텐데, 계속 실패하니 연구소는 애가 탔습니다. 그러던 중 2023년 8월, 두 번째 에너지 생산에 성공하면서 핵융합 발전의 가능성, 상용화 가능성을 높입니다.
올해 2월에는 영국이 보유하고 있는 핵융합연구장치세트(JET)가 역대 최대 규모의 에너지를 만들어내는 데 성공했다고 발표합니다. 연구진에 따르면 JET를 5초간 운전해서 69메가줄(MJ)의 에너지를 생산했다고 해요. 이는 욕조 4~5개를 뜨겁게 데울 수 있는 수준의 에너지라고 합니다. 가구에 공급할 수 있는 수준으로 표현하면 4만1000가구에 약 5초간 전력을 공급할 수 있다고 합니다. 50분 아니고 5초.
이 성과는 상당한 것인데요, 2년 전에 이 실험을 통해 얻은 에너지는 주전자 60개 분량의 물을 끓일 수 있는 59MJ였다고 합니다. 귀여운 느낌도 드네요. 이 연구에는 유럽 전역에서 모인 수백명의 과학자와 엔지니어가 참여했다고 합니다. 실험에 참여한 박사의 말이 인상 깊어요. “우리는 지금 그 어느 때보다 핵융합 에너지에 가까이 다가섰습니다.”
국가가 투자한 연구소 성과만이 다가 아닙니다. 바로 지난달, 뉴질랜드의 핵융합 스타트업 ‘오픈스타 테크놀로지스’는 30만도에 달하는 플라스마를 만드는 데 성공했다고 발표합니다. 1억도까지 올라가는 플라스마인데, 30만도가 뭐 별거야? 라고 하실 것 같아요. 이들의 성과가 주목받은 이유는 다른 방식으로 플라스마를 만들었기 때문입니다. 토카막 방식의 기기는 도넛 모양의 기기를 만들고 외부에서 자기장을 걸어준 뒤 그 안에 플라즈마를 띄웁니다. 그런데 이 기업은 다른 방식을 활용해요. 기기의 중심에 강력한 자기장을 만든 뒤 그 주변을 둘러쌉니다. 즉 커다란 원통형 기기 중심에 자석을 두고, 자석과 원통형 기기 사이에 플라즈마를 띄우는 방식이에요.
이 방식은 NASA에서 근무하던 일본인 과학자가 목성의 플라스마를 관찰하면서 제안한 방식입니다. MIT 등이 이를 이용해 플라즈마를 가두려 했는데 실패했는데, 뉴질랜드의 스타트업이 성공합니다. 이 성과가 주목받는 이유는 바로 ‘가격’ 때문입니다. 일반적으로 토카막 방식의 설비를 짓기 위해서는 수천억, 수조 원의 비용이 필요합니다.
그런데 이 방식은 구조가 간단해서 제작하기가 비교적 쉽다고 해요. 비용도 덜 들고요. 오픈스타 테크놀로지스는 2년간 1000만달러, 우리 돈으로 단돈(?) 140억원을 투자해 플라스마를 가두는 실험에 성공했다고 합니다.
만약 이 방식이 핵융합 상용화를 위한 기본 모델이 된다면, 일본인 과학자들은 또 노벨상을 받지 않을까요.
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한국의 자랑, K-STAR를 안보고 갈 수 없죠. 이 작은 토카막 장치에서 1억도의 고온 플라스마가 핵융합 반응을 이끌어 냅니다. [사진=한국핵융합에너지연구원] |
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중국과학원 플라스마물리학연구소(ASIPP)의 토카막 장치 [사진= Chinese Academy of Sciences]
AI, 양자에 이어
핵융합도 달리는 중국
미국과 영국 중심의 기업, 연구소만이 주목받고 있는 것은 아닙니다. 인공지능(AI)은 물론 양자컴퓨터, 양자통신 등 차세대 기술로 분류되는 분야에서 두각을 나타내는 나라가 있죠. 바로 중국입니다. 중국은 이 핵융합 분야에서도 최근 엄청난 성과들을 내면서 주변국을 긴장케 하고 있어요.
중국이 매년 핵융합 분야에 쏟아붓는 돈은 15억 달러에 달합니다. 우리 돈 2조원이에요. 이는 미국 정부가 핵융합에 투자하는 돈의 두배에 달한다고 합니다. 현재 중국은 2030년대, 최대 1기가와트(GW)의 핵융합 전력을 생산하겠다는 목표로 시험로를 건설하고 있습니다. 앞서 말씀드린 ITER에 중국도 참여하고 있는데 이와는 별개로 독자적인 시설을 만들고 있는 거예요.
미국 핵융합산업협회(FIA)에 따르면 전 세계적으로 40개 이상의 기업이 현재 핵융합 상용화에 도전하고 있다고 합니다. 이들이 투자받은 돈은 71억달러. 중국에서도 핵융합 스타트업이 최근 들어 나타나고 있다고 해요. 한 중국의 스타트업이 5억 달러의 투자를 받았는데, 이는 미국에 이어 두 번째 규모라고 하네요.
이와 함께 중국 정부는 올해 1월 ‘중국 퓨전 에너지’라는 국가 컨소시엄도 출범합니다. 25개의 중국 기업, 4개의 대학, 1개의 기업이 모여 핵융합 상용화 가속화에 나서는 것이라 해요.
중국의 대표적인 핵융합 스타트업으로는 ‘에너지 싱귤래리티(이름이 참 멋지네요!)’를 꼽을 수 있습니다. 코먼웰스 퓨전시스템스와 마찬가지로 작은 토카막을 만들고 강력한 자석을 이용해 플라스마를 유지, 핵융합 상용화에 나서고 있는데요(이 기업 대표는 코먼웰스 퓨전시스템스의 연구를 보고 영감받았다고 합니다. 벤치마킹... 일까요, ‘카피’일까요). 이 기업은 올해 6월, 고온 초전도 자석을 이용해 세계 최초로 플라스마를 가두는 데 성공했다고 발표하기도 했습니다. 정부가 나서고, 스타트업이 나타나고, 엄청난 돈이 모이고 있는 중국. 이들 역시 2030년대 핵융합 상용화에 성공할 수 있을까요. |
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미라클레터와 함께하는
CES 라이브 세미나
세계 최대 IT 쇼인 CES 직후 팀 미라클레터가 한국을 대표하는 스타트업과 함께 '디브리핑 라이브 세미나'를 엽니다. CES에 참여를 하지 못했거나 미래 테크 트렌드를 조망하고 싶은 분들을 위한 온라인 세미나입니다. 꼭 알아야 할 테크 트렌드 정보만 쏙쏙 요약해 분석해 전달해 드리고, 스페셜 리포트를 PDF로 전해드립니다.
- 시간: 1월 14일(화) 09:00~12:00
- 장소: 온라인 세미나
- CES 총론 및 AI: 이상덕 기자
- 바이오 헬스케어: 원호섭 기자
- 메타버스 AR VR: 이덕주 특파원
- 로보틱스: 하정우 베어로보틱스 대표
- 모빌리티: 방성용 그리너지 대표
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틱톡 강제매각법 내달 10일 대법원판결 예정미국 연방대법원이 틱톡의 미국 내 서비스를 중단하는 논쟁에 대한 심리를 내년 1월 10일에 하겠다고 밝혔습니다. 미국 의회는 1월 18일까지 미국 내 틱톡 사업을 매각하지 않으면 앱스토어에서 틱톡의 다운로드를 금지하는 법을 통해 틱톡에게 강제매각을 요구해 왔어요. 과연 미국에서 틱톡은 어떻게 될까요. 참고로 새 대통령이 될 트럼프는 틱톡의 미국 서비스 중단에 반대하는 입장으로 알려져 있어요.
웨이모, 도쿄서 로보택시 시범 운행웨이모가 내년 초부터 일본 도쿄에서 자율주행 시범 서비스를 시작합니다. 이유는 간단합니다. 운전석 때문이라고 해요. 웨이모는 우측 운전석, 좌측 통행 규칙을 따르는 국가에서 자율주행 데이터 확보 경험이 부족한 만큼 일본 시범 서비스를 통해 이를 보완한다는 계획입니다. 자율주행, 점점 가까워지는 것일까요.
애플, 아이폰 구독 서비스 계획 취소애플이 계획하던 아이폰 구독 서비스 계획. 애플이 취소했다고 합니다. 비싼 아이폰을 구매할 목돈이 부족한 사람을 위해 제안됐던 방식인데요, 선불로 기기를 구입하는 게 아니라 월별로 구독료는 내는 방식으로 아이폰을 사용하는 것이라고 해요. 이동통신사와의 이해관계가 영향을 미쳤다고 합니다. |
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최근 핵융합 발전 상황을 살펴보면서 저는 고대 인류의 진화가 떠올랐습니다.
수백만년 전, 지구에는 수많은 ‘호미닌(사람과에 속하는 초기 인류)’이 공존했습니다. ‘호빗’처럼 작은 인류도 있었고, 호모에렉투스, 네안데르탈인, 호모 하이델베르겐시스 등등 말이에요. 호모 사피엔스가 출현하기 전에는 호모 하빌리스, 호모 루돌펜시스, 호모 에르가스테르 등 비슷한 듯하면서도 서로 다른 호미닌이 지구를 공유했습니다.
결국 가장 강했던 호모 사피엔스만이 남았죠. 하지만 이 과정에서 우리 몸에는 네안데르탈인의 DNA를 비롯해 고대 호미닌의 흔적이 남아 있습니다.
핵융합 분야도 비슷해 보여요. 수많은 기업이, 다른 기술을 기반으로 핵융합 상용화를 위해 달리고 있습니다. 유리한 것은 남고, 불리한 것은 도태될 거예요.
2030년을 목표로 뛰고 있는 이들 스타트업의 성과가 기다려집니다. 불과 10년 정도 남았습니다. 제가 은퇴하기 전, 저는 “핵융합 상용화 세계 최초 성공”이라는 기사를 쓸 수 있을까요.
핵융합 상용화를 기리는 의미에서 오늘 점심은 ‘도넛’ 어떠세요. 도넛 모양의 토카막에서 인류의 에너지 미래가 꿈트고 있습니다. 도넛 한입에 핵융합과, 도넛 한입에 스타트업과, 도넛 한입에 중국의 굴기와, 도넛 한입에 한국의 K-STAR와...
말이 많았습니다. 읽어주셔서 감사합니다. 한해가 끝나갑니다. 건강 항상 유의하세요.
함께 적어가겠습니다.
원호섭 드림 |
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