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대한민국 핵융합 발전 기술 기업 동향 분석

일일 보고서 2024년 09월 06일
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목차

  1. 요약
  2. 정부의 정책 지원 및 투자
  3. 민간 기업의 참여와 스타트업 생태계
  4. 핵심 기술 개발 현황
  5. 국제 협력과 경쟁
  6. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 대한민국의 핵융합 발전 기술 기업 동향을 분석한 것입니다. 한국 정부는 강력한 정책적 지원과 전략적 투자로 핵융합 연구개발을 진흥하고 있으며, K-STAR와 ITER 프로젝트를 통해 국제 협력을 강화하고 있습니다. 민간 기업과 스타트업도 적극적으로 참여하여 핵융합 기술의 상용화를 촉진하고 있습니다. 특히, 인애이블퓨전 등 스타트업은 K-Fusion Startups 프로그램을 통해 지원받고 있으며, 산-학-연 협력을 통해 핵심 기술 개발을 가속화하고 있습니다. 글로벌 경쟁 속에서 한국의 핵융합 기술은 국제 무대에서 경쟁력을 높이고 있습니다.

2. 정부의 정책 지원 및 투자

  • 2-1. 한국형 핵융합 연구 개발 계획

  • 한국 정부는 핵융합 발전을 위한 연구 개발 계획을 수립하여 민간과 공공이 협력하는 시스템을 구축하고 있습니다. 이 계획에는 민간의 기술 역량과 공공의 핵융합 기술 역량을 결합하여, 핵융합 실증로의 핵심 기술(디버터, 증식블랑켓 등) 개발을 지원하는 ‘융합 엔지니어링 혁신 과제’가 포함되어 있습니다. 또한, 민간의 창의적 기술 연구를 촉진하기 위해 민-관 협력 ‘플러그인 프로그램’을 도입하였으며, 이 프로그램 통하여 개발된 기술이 상용화될 수 있도록 지원하고 있습니다.

  • 2-2. K-STAR와 ITER 프로젝트

  • K-STAR(Korean Superconducting Tokamak Advanced Research)는 한국이 개발한 세계 최고의 핵융합 실험로로, 국제핵융합실험로(ITER)와 함께 핵융합 기술의 발전을 선도하고 있습니다. 정부는 K-STAR의 기술을 활용해 플라즈마의 초고온 열을 견딜 수 있는 차세대 디버터와 신개념 증식블랑켓 등을 개발하고자 하며, ITER와 별도로 2026년부터 10년간 총 1조2000억원 규모의 예산을 추가 투입하여 핵융합 혁신 생태계를 조성할 계획입니다.

  • 2-3. 핵융합에너지 실현 가속화 전략

  • 2024년 7월 22일, 한국 정부는 핵융합 에너지 실현 가속화 전략을 심의·의결하였습니다. 이 전략은 민간 중심의 핵융합 산업 기반 조성을 목표로 하며, 국내 스타트업과의 협력을 통해 핵융합 연구에 대한 민간 투자를 촉진하고 있습니다. 또한, 연구개발 성과의 산업적 활용을 위해 중성자 및 저온 플라즈마 기술 같은 핵융합 관련 기술의 다양화도 추진하고 있으며, 글로벌 민-관 협력의 흐름에 따라서 에너지 안보를 확보하고 경쟁력을 강화하는 방향으로 나아가고 있습니다.

3. 민간 기업의 참여와 스타트업 생태계

  • 3-1. K-Fusion Startups 프로그램

  • K-Fusion Startups 프로그램은 민간의 혁신을 촉진하기 위해 다양한 스타트업을 지원하는 프로그램입니다. 이 프로그램은 핵융합 기술의 민간 산업화를 위한 기반을 마련하고, 민간 기업들이 참여하여 신생기업 창업과 시장의 조기 안착을 지원하는 데 중점을 두고 있습니다. 이와 관련하여, 대형 연구 기반시설 구축을 계기로 핵융합 기술에 대한 민간의 관심을 높이고, 생태계를 활성화하기 위한 ‘핵융합 혁신 토론회’도 2024년 하반기 출범할 예정입니다.

  • 3-2. 인애이블퓨전 등 주요 스타트업

  • 인애이블퓨전(EnableFusion) 등 여러 스타트업이 최근 한국 내에서 활발히 활동하고 있습니다. 이들 스타트업은 KSTAR 및 ITER 프로젝트에 참여한 대·중소기업들의 경험을 바탕으로, 민간 중심의 핵융합 산업 기반을 조성하여 혁신 생태계를 구축할 계획입니다. 최근 5년간 전 세계적으로 핵융합 스타트업이 40개 이상 급증하는 추세를 보이고 있으며, 한국 또한 이러한 글로벌 추세에 발맞추어 스스로의 위치를 강화해야 할 필요성에 직면해 있습니다.

  • 3-3. 산-학-연 협력 강화

  • 산-학-연 협력은 핵융합 발전 기술의 발전에 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 정부의 핵융합 에너지 실현 가속화 전략에 따라, 민간의 창의적 기술 연구를 지원하고 민간의 연구 성과가 핵융합로 소형화 기술로 연결될 수 있는 체계가 마련됩니다. 이는 공공기관과 기업 간의 협력을 통해 핵융합 연구개발 성과를 활용하고 확산할 수 있는 기회를 제공합니다. 핵융합에 대한 시장의 수요에 맞춰 다양한 핵융합 관련 기술의 산업적 활용을 다각화하고, 민-관 협력 기반의 대형 연구개발 과제를 추진하여 연구 성과의 활용을 더욱 증대시키려는 노력이 진행 중입니다.

4. 핵심 기술 개발 현황

  • 4-1. 차세대 디버터 및 증식블랑켓 개발

  • 대한민국은 미래 성장 가능성이 큰 국제 핵융합 연구·실증 엔지니어링 시장을 선도하기 위해 ‘융합 엔지니어링 혁신 과제’를 추진하고 있습니다. 이 과제는 민간기업의 우수한 엔지니어링 역량과 공공의 핵융합 기술 역량을 결합하여 핵융합 실증로 건설 단계에서 필수적인 디버터 및 증식블랑켓 등 핵심 기술 개발을 지원합니다. 민간의 창의적인 기술 연구를 지원하고, 핵융합로의 소형화 기술을 연결하기 위한 민-관 협력 '플러그인 프로그램' 또한 도입될 예정입니다.

  • 4-2. 플라즈마 안정성 연구

  • 디지털 기술을 바탕으로 한 혁신도 추진하고 있습니다. 디지털 복제(디지털 트윈) 기술을 개발하여 가상 핵융합로를 구현하고, 핵융합로의 설계를 고도화하고 검증 신뢰성을 높이는 작업이 진행되고 있습니다. 또한 인공지능(AI) 기술을 활용하여 핵융합로의 표준 운영 기술 개발이 이루어지며, 사물인터넷 기반의 운전상태 점검 기술도 개발하여 극한 환경에서의 핵융합로 상태를 원격으로 진단할 수 있는 기술이 마련될 것입니다.

  • 4-3. 디지털 복제 및 AI 기술 활용

  • 우리나라는 또한 해외 시장 진출을 모색하고 있으며, KSTAR 설계 및 건설 경험을 바탕으로 국제핵융합실험로(ITER) 등 국제 공동 연구를 통해 쌓은 해외 네트워크를 활용해 해외 연구장치 건설 사업 수주를 지원하고 있습니다. 중성자 및 저온 플라즈마 기술 분야의 산업적 활용을 통해 관련 신산업을 창출하고 있으며, 민-관 협력 기반의 대형 연구개발 과제를 계획하여 핵융합 연구개발 성과의 활용 및 확산을 도모하고 있습니다.

5. 국제 협력과 경쟁

  • 5-1. ITER 프로젝트 참여

  • 대한민국은 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트에 참여하고 있으며, 이는 한국을 포함한 7개국 정부가 협력하는 국제 공동 프로젝트입니다. ITER의 초기 계획에 따르면 2025년 실험로 완공 후 2035년에는 열출력 500MW급 핵융합실험로를 완전가동할 예정이었으나 코로나19 팬데믹과 부품 공급 문제로 일정이 지연되고 있습니다.

  • 5-2. 해외 기술 및 네트워크 활용

  • 한국 정부는 민-관 협력을 통해 해외 기술과 네트워크를 적극 활용하고 있으며, 과학기술정보통신부는 'Milestone-Based Fusion Development Program'을 통해 민간 투자를 촉진하고 있습니다. 영국, 독일, 일본, 중국, 인도 등 ITER 참여 국가에서도 민간 기업들이 핵융합 발전 연구에 활발히 참여하고 있습니다.

  • 5-3. 글로벌 핵융합 스타트업 경쟁 상황

  • 전 세계적으로 최근 5년 간 40개 이상의 핵융합 스타트업이 생겨났으며, 미국에는 10개 이상의 스타트업이 경쟁 중입니다. 특히, 커먼웰스 퓨전시스템은 2030년대 초에 400MW급 핵융합발전 소형 토카막 건설을 선언하였으며, 이러한 기업들은 조기 개발 경쟁을 벌이고 있습니다. 한국의 핵융합 스타트업들도 활성화되고 있으며, 이는 정부의 지원과 민간 기업의 참여가 중요한 요소로 작용하고 있습니다.

6. 결론

  • 대한민국의 핵융합 발전 기술은 정부의 강력한 정책 지원과 민간 기업의 혁신적인 참여, 그리고 국제 협력 덕분에 빠르게 발전하고 있습니다. K-STAR와 ITER 프로젝트는 한국의 기술력이 세계적인 수준에 도달했음을 증명합니다. 그러나, 상용화를 앞당기기 위해 지속적인 기술 개발과 연구 성과의 산업적 활용이 필요합니다. 특히, K-Fusion Startups 프로그램을 통해 스타트업 생태계를 활성화하고 인애이블퓨전을 비롯한 스타트업들의 혁신을 지원해야 합니다. 앞으로 산-학-연 협력을 강화하고, 글로벌 네트워크를 활용하여 한국이 핵융합 에너지 시장에서 선도적인 위치를 확보할 수 있을 것입니다. 핵융합 에너지의 실용화는 에너지 안보뿐만 아니라 글로벌 에너지 시장에서 한국의 경쟁력을 높이는 데 크게 기여할 것입니다.

7. 용어집

  • 7-1. K-STAR [연구시설]

  • 한국형 초전도 토카막 핵융합로로, 고온의 플라즈마를 안정적으로 유지하는 실험을 통해 핵융합 기술 연구의 핵심 역할을 수행하고 있습니다.

  • 7-2. ITER [국제 프로젝트]

  • 국제핵융합실험로로, 전 세계 35개국이 참여하는 대규모 핵융합 연구 프로젝트로, 핵융합 에너지의 상용화를 목표로 하고 있습니다.

  • 7-3. K-Fusion Startups [프로그램]

  • 핵융합 관련 스타트업을 지원하는 프로그램으로, 민간 기업과 연구기관 간의 협력을 증진시키고 자금을 지원하여 핵융합 기술 상용화를 촉진합니다.

8. 출처 문서