자금 필요한 핵융합 기업들…'자석'부터 판다? [테크토크]

핵융합로 필수 부품, 고온 초전도체
-200도 환경에서도 작동하는 자석
전선, 자기부상열차 등 잠재력 높아

편집자주AI, 반도체, 통신, 바이오에 이르기까지 우리 생활에 꼭 필요하지만 너무나 생소한 기술 이야기를 쉽게 풀어 전해 드립니다.

'꿈의 에너지원' 핵융합 발전소의 완성까지는 먼 길이 남아 있습니다. 투자자들의 자금에 의존하는 민간 핵융합 연구 기업들은 언제나 예산 확보에 골몰해야 하지요. 최근 일부 핵융합 스타트업들은 자체 자금 확보 수단으로 '자석'을 택했습니다. 핵융합로를 개발하는 과정에서 발명된 고온 초전도(High Temperature Superconducting·HTS) 자석을 먼저 상용화하겠다는 전략입니다.

일반 초전도체보다 100도 높은 환경에서도 작동

커먼웰스 퓨전이 자랑하는 'D' 형태 고온 초전도 자석. 커먼웰스 퓨전 시스템 홈페이지

HTS 자석은 초전도 물질로 이뤄진 자석입니다. 뜨거운 플라스마 덩어리인 '토카막'을 기반으로 작동하는 핵융합 발전 시설의 핵심 부품이지요. 이 자석은 강력한 자기장을 발산해 토카막의 형태를 안정화하는 역할을 맡습니다.

초전도체가 제대로 작동하려면 '상전이'라는 현상을 유지해야 하는데요. 현재 쓰이는 초전도체의 상전이 온도는 절대 영도(약 -280도) 수준입니다. 특수한 극저온 냉각 시스템 안에서만 초전도체를 사용할 수 있다는 뜻이지요. 그만큼 상전이를 유지하는 데 필요한 비용이 높다 보니, 핵융합로의 혜택보다 핵융합로를 유지하는 돈이 더 많이 든다는 모순에 봉착한 상황이었습니다.

고온 초전도 자석은 이런 한계를 극복하기 위해 만들어진 새로운 초전도 물질입니다. 물론 여전히 매우 낮은 온도(약 -200~-180도)에서만 작동하지만, 적어도 일반 초전도체보다는 훨씬 저렴한 비용으로 상전이 상태를 유지할 수 있습니다. 미국의 커먼웰스 퓨전, 영국 토카막 에너지 등 토카막 핵융합로를 개발하는 민간 기업들은 고온 초전도체 개발에 수년의 노력을 기울여 왔지요.

핵융합 스타트업들, 자석 경쟁 뛰어들다

테이프 형태의 고온 초전도 자석을 개발한 토카막 에너지. 토카막 에너지 홈페이지

핵융합로 완성에 걸리는 기간이 길어지면서, 민간 핵융합 벤처들은 핵융합 발전소 대신 초전도 자석을 먼저 상용화하는 계획을 실행에 옮기고 있습니다. 커먼웰스 퓨전은 지난 2일(현지시간) 또 다른 핵융합 스타트업인 '리얼타 퓨전'에 자사 고온 초전도 자석을 판매하겠다고 밝혔습니다. 이전에는 '타입 원 퓨전'이라는 스타트업에 고온 초전도 자석 기술도입 생산을 허용했습니다.

커먼웰스 퓨전의 고온 초전도 자석은 수천억원에 달하는 비용을 들여 개발한 첨단 기술입니다. 해외 테크 전문 매체 '테크크런치'는 이날 "커먼웰스의 판매 계약은 그동안 초전도 자석을 개발하면서 든 비용을 상환하는 데 도움이 될 것"이라며 "커먼웰스 퓨전은 지난 7년간 핵융합 발전소 사양에 맞는 고온 초전도 자석 제조 공장을 건설했다"고 설명했습니다.

영국 핵융합 스타트업 토카막 에너지는 자체 개발한 고온 초전도 자석을 판매하는 자회사 'TE 마그네틱스'라는 법인을 세웠습니다. TE 마그네틱스 또한 핵융합로에 들어가는 초전도 자석을 응용, 다양한 산업계에 적용할 방침입니다.

MRI, 자기부상열차, 차세대 전선 등 높은 잠재력

자기공명영상(MRI) 기기는 초전도체를 탑재한 대표적인 장비다. 필립스 홈페이지

고온 초전도 자석은 핵융합로를 위해 개발됐지만, 여러 분야에 접목할 수 있습니다. 예를 들어 자기공명영상(MRI) 기계 또한 초전도체가 만드는 자기장 덕분에 작동하는데, 고온 초전도 기술을 MRI에 적용하면 더욱 에너지 효율적인 기기를 만들 수 있지요. 자기부상열차 등 차세대 대중교통의 핵심 기술로 꼽히기도 합니다.

초전도체로 코팅한 전선은 전력을 이동시킬 때 드는 전송 손실을 감소시켜 더욱 에너지 효율적인 송전망을 구축할 잠재력도 있습니다. 지난 2월 초 마이크로소프트(MS)는 고온 초전도 코팅을 활용한 새로운 전선을 연구하고 있다며 밝힌 바 있습니다. 초전도 코팅된 전선은 기존 구리 전선 대비 10배 더 많은 전력 용량을 보유할 전망입니다.

임주형 기자 skepped@asiae.co.kr