핵융합 연료 대용량 생산 기술 개발
-핵융합 발전에 필요한 삼중수소 증식재 대용량 생산 기술 세계최초 개발-

□ 국가핵융합연구소(이하 핵융합(연), 소장 김기만)는 핵융합 연료인 삼중수소를 얻기 위해 필요한 삼중수소 증식재를 대량으로 제작할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발하였다고 24일 밝혔다.

○ 핵융합 연료로 쓰이는 중수소와 삼중수소 중 바닷물에서 무한하게 얻을 수 있는 중수소와 달리 삼중수소는 자연적으로 거의 존재하지 않는 희귀 물질이다. 이에 핵융합 발전에서는 핵융합의 결과물인 중성자와 리튬이 함유된 삼중수소 증식재의 핵반응을 이용해 삼중수소를 자가생산하는 방법을 사용하게 된다.

□ 핵융합(연) ITER한국사업단 박이현 박사의 주도로 개발된 삼중수소 증식재 생산 기술은 리튬 티타늄 산화물인 Li2TiO3를 이용하여 직경 1mm의 볼 형태인 고체형 삼중수소 증식재를 제작하는 기술로 국내 중소기업인 (주)IVT와 함께 연간 50kg 이상의 대량 생산이 가능한 제조 시스템을 구축하였다.

○ 이러한 삼중수소 증식재 생산에 대한 연구는 EU, 일본, 중국 등 국제핵융합실험로(ITER) 개발 사업에 참여하고 있는 국가들을 중심으로 수행되고 있지만, 균일한 특성을 가지는 고체형 증식재의 대량생산 기술은 처음 개발되었다.

○ 기존에 알려진 세라믹 볼 생산 방식은 볼 크기 및 불순물 생성 등의 제약이 있어 리튬 티타늄 산화물을 이용한 핵융합로용 증식재 생산 방식에 적용이 어렵다는 한계가 있었다.

□ 핵융합(연)의 기술을 적용하여 제조된 삼중수소 증식재는 ITER에 참여하고 있는 다른 국가들에서 제조된 제품과 비교하여 형상 및 기계적인 특성의 균일성이 가장 우수한 것으로 평가받았다.

○ 또한 이 기술은 일본 및 다른 나라에서 개발된 방법과 달리 아세톤 및 알코올 계열의 유기용매를 사용하지 않아 친환경적이며, 산업체에서의 기술 활용에 용이한 것이 특징이다.

□ 삼중수소 증식재 대량 생산기술의 개발로 우리나라는 향후 ITER 실험에 필요한 삼중수소 증식재를 해외에서 수입하지 않고 자체 생산할 수 있게 되었을 뿐 아니라, 향후 핵융합발전로 상용화에 필요한 핵융합 연료 분야의 원천 기술을 확보하게 되었다는데 의미가 있다.

○ 현재 리튬 티타늄 산화물 삼중수소 증식재의 수입 비용은 1kg 당 3,000만원 가량으로 형성되어 있어, 해외 핵융합 연구 국가에 수출 가능성도 예상할 수 있다.

□ 핵융합(연) 김기만 소장은 이와 관련 “핵융합 연료 분야의 연구는 세계적으로 이제 막 시작하는 단계로 우리나라에서 선도적인 연구 수행을 통해 원천 기술의 특허를 다수 보유할 수 있게 되었다.“며, ”핵융합 상용화 기술 확보를 위해 지속적으로 활발한 연구를 이어 나가겠다“고 밝혔다.

□ 한편 이번 삼중수소 증식재 대용량 생산 기술 개발과 관련한 논문은 핵융합 분야 국제 전문 학술지인 “Fusion Engineering and Design”의 11월호를 통해 소개될 예정이다.