2017 과학기술연감

일본은 2015년에 기존 원자력과학기술위원회 산하 핵융합연구작업부회를 확대 개편하여 문부과학성 산하 핵융합과학기술위원회와 원형로개발종합전략 TF를 설치하는 등 정부 산하의 핵융합위원회를 확대･개편하였으며, 2017년도에 ITER 및 BA 프로젝트, LHD 장치 등에 235억 엔(직접비 기준)을 투자하여 국가 차원의 핵융합 연구개발 지원을 강화하고 있다. 주요 연구장치로는 기존 상전도 토카막장치인 JT-60U를 약 6천억 원(2013~2019)을 투자하여, 대형 초전도 토카막장치인 JT-60SA로 업그레이드 중에 있으며, 완공 시 41㎿의 가열 성능, 전류크기 5.5MA의 성능을 갖추고, 100초 운전을 목표로 하고 있다. DEMO는 DEMO 개발종합전략TF(전체 현황 검토 및 정책방향 제시) 및 DEMO 공동특별디자인팀(15개 요소 기술에 대한 설계 및 기초 R&D 추진, 약 83명)으로 구성된 정부 산하 Working Group을 통해 DEMO R&D를 수행 중이며, 유럽연합(EU)과 DEMO관련 공동연구(Broader Approach)를 2007년부터 2019년까지 ITER 프로젝트와 함께 병행하여 추진하고 있다. 중국은 폭발적인 에너지 수요의 대안으로 정부 차원의 핵융합에너지 개발을 위해 적극적인 투자를 진행하고 있다. 중국공정물리연구원은 2016년 중국 전국인민대표회의에서 30년 뒤 핵융합에너지를 상용화하여 전력을 공급할 수 있을 것으로 예측하면서, 핵융합에너지에 대한 적극적인 관심과 개발의지를 표명하였다. 중국과학원 플라즈마물리연구소(ASIPP, Institute of Plasma Physics Chinese Academy Of Scieneces)에서 운영 중인 EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)는 한국과 동일한 초전도 핵융합 연구장치로, 2016년 가열성능을 34㎿로 확충하고, 2017년 ITER 사양의 텅스텐으로 진공용기 내벽 장치를 전량 교체하는 등 대규모 투자를 통한 장치성능 및 연구능력 극대화를 추진하여, 2017년 101.2 초의 플라즈마 운전을 달성하였다. 정부는 2017년 4월 제11회 국가핵융합위원회를 개최하고 「제3차 핵융합에너지개발진흥기 본계획(안)」 및 「2017년 핵융합에너지개발 시행계획(안)」, 「국제핵융합실험로 추진현황 및 향후계획(안)」을 최종 승인하였다. 정부는 3차 핵융합에너지개발 진흥기본계획의 정책목표를 ‘전력생산 실증을 위한 핵융합로 공학 기술개발 추진기반 확립’으로 설정하였으며, 3대 전략목표 8대 세부실천과제를 도출하고, 2021년까지 중점 추진할 예정이다. 이를 위해 2017년 핵융합 연구개발 예산은 전년대비 6.8% 증가한 1,221억 원 규모이며, KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 연구 및 시설에 389억 원, ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor) 공동개발사업에 646억 원, 핵융합 기초연구사업에 62억원, 핵융합(연) 기관 수행사업에 122억 원을 투자하였다. 국내 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor, 이하 ‘ITER’) 사업은 우리나라에 할당된 10개 품목(초전도 도체, 진공용기 본체, 진공용기 포트, 블랑켓 차폐블록, 조립장비류, 열차폐체, 삼중수소 저장･공급시스템, 전원공급장치, IVC 버스바, 진단장치)의 적기 제작 및 조달, ITER 국제기구 운영 참여를 통한 전문인력 양성, 핵융합 상용화를 위한 핵심기술 연구개발 등을 목표로 하고 있다. 2017년도에는 10개 품목에 대한 조달품목별 공정률이 전년(45.3%) 대비 약 12.7% 개선된 약 58%로 나타났으며, 국내 산업체를 중심으로 제작을 통한 기술 개발을 진행 중에 있다. ITER 기구 진출과 관련하여서는 진단, 가열, 플랜트엔지니어링 분야 등에 전문인력 3명 신규 채용으로 총 32명(P급 29명, G급 3명)의 인력이 ITER 기구에서 근무 중에 있다. 핵융합 기초연구 및 인력양성 사업은 2009년부터 시행되었으며, 크게 핵융합 거점센터, 학연공동연구그룹, 핵융합 기초연구(개인기초) 사업으로 구분된다. 2017년에는 3개 거점연구센터에서 ITER 운전 난제 중 하나인 플라즈마 시동 효율 극대화를 위해 입자가둠 구조를 제안･ 검증하고 high βp, 하이브리드 운전 시나리오를 최초로 개발하는 성과를 달성하였다. 또한, 공동연구에서는 전기부양방법을 이용하여 초고온환경(3000K 이상)에서 핵융합로 대면소재(텡스텐 및 합금)의 열물성 및 열피로 측정을 세계최초로 성공하는 등의 성과를 달성하였다. 이 사업을 통한 정량적 성과로는 2017년 기준 석･박사 46명을 배출하여 전년대비 13명이 증가하였으며, 해외교육･연수 5명, 해외연구자 유치 10명 등의 국제인력교류 등을 추진하였다. 또한, 국내외 핵융합 및 플라즈마 관련 유수 저널에 총 91편의 SCI 논문을 게재하는 등의 성과를 달성하였다. 유럽연합(EU), 일본 등은 수정된 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor, 이하‘ITER’) 일정에 맞추어 핵융합에너지개발 로드맵을 재편 중에 있으며, 대략 2050년대 핵융합에너지 전기생산 실증을 목표로 하고 있다. 중국은 2050년 핵융합발전소 건설･운영을 목표로 사실상의 DEMO(Demonstration fusion power plant, 이하 ‘DEMO’)인 CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor 이하 ‘CFETR’) 계획을 2017년에 정부에서 승인하고 본격적인 공학설계를 준비하고 있다. 우리나라 역시 2017년에 「3차 핵융합에너지개발 진흥기본계획」을 수립하고, 2041년까지 ‘핵융합발전소 건설능력 확보’를 목표로 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), ITER, DEMO, 기초 연구 및 인력양성 사업 등을 추진 중에 있다. 향후 정부가 보다 공격적으로 핵융합에너지개발에 투자를 하고, 관련 인력양성에 집중한다면 핵융합에너지의 상용화는 훨씬 앞당겨질 수 있을 것으로 전망된다. 원자력진흥법 제9조에 의거 매 5년 마다 수립되는 원자력진흥종합계획 「제5차 원자력진흥종합계획(2017∼2021)」에 따라 ‘안전하고 친환경적인 원자력 이용개발을 통한 우리 사회의 지속가능한 발전’ 비전 달성을 위해 4대 목표, 8대 정책방향 하에 연구개발을 진행하고 있다. ① 국민안심, ② 미래 경쟁력, ③ 도약 성장, ④ 소통 협력의 목표를 달성하기 위해 재난･ 사고에 대한 선제적 대응, 환경친화적 사용후핵연료 관리기술 확립, 해체산업의 육성, 신기술 융합, 방사선 관련 신시장 창출, 소통･상생협력 전개, 국제 사회에 기여 하는 연구 등을 중점 추진 과제로 설정하였다. 이를 바탕으로 「원자력연구개발 5개년 계획(2017∼2021)」을 수립하여 국가 연구개발을 체계적으로 이행하고 있다.