국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업의 개요와 우리나라의 참여 현황 및 핵심 기술 개발 노력 doc_id PCY_201510300530066781_13

국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업은 1988년 미국, EU, 구소련, 일본 등 4개 핵융합 선진국으로 출범하여 현재는 한국과 중국, 인도가 추가로 참여하여, 7개 회원국이 공동으로 추진하는 국제과학기술협력사업이다. 중수소와 삼중수소의 핵융합 반응을 통해 열출력 500MW, 에너지 증폭률(Q) 10 이상, 플라즈마 지속시간 400초 이상을 유지할 수 있는 토카막 핵융합 실험로를 건설･운영하는 ITER 사업은 핵융합에너지를 이용한 전기 생산 가능성을 기술적･공학적으로 최종 실증하는 것을 목표로 하고 있다. 1988년 04월 출범부터 3년 동안의 개념설계, 1992년부터 약 10년 동안의 공학설계를 마치고, 2001년 07월 ITER 기준설계인 최종설계보고서(Final Design Report)가 완성되었다. 이후 ITER 건설부지 및 공동이행협정(Joint Implementation Agreement)에 관한 회원국간 협상을 거쳐, 2007년 10월 24일 프랑스 남부의 카다라쉬(Cadarache) 건설부지에 법인격을 가진 ITER 국제기구(ITER Organization : IO)가 공식적으로 발족되었다. 우리나라는 핵융합 분야 후발국가로 선진국이 축적한 핵융합 기술을 단 기간내 추적･확보하기 위해 2003년 06월 ITER 프로젝트에 가입하였고, 이후 ITER 국제기구의 공식출범과 함께 본격적으로 ITER 프로젝트를 회원국들과 공동으로 추진하고 있다. 우리나라는 에너지의 97%를 해외에서 수입하는 에너지 절대 빈곤 국가로서 국가 지속 가능 발전을 위해서는 안정적인 에너지원 확보가 국가 최우선 과제 중의 하나이다. 지구상에 현존하는 각종 에너지원을 비교해 볼 때, 대량 생산이 가능하며 친환경적인 에너지원은 바닷물을 원료로 사용하는 핵융합에너지가 미래 에너지원으로서 좋은 대안이 될 수 있다. 이러한 핵융합에너지의 실용화를 위해서는 ITER 사업 참여가 필수적인 로드맵의 노정이다. 즉, ITER 사업은 아직도 남아 있는 핵융합의 과학･기술적 문제 등을 해결하고 최종적으로 핵융합에너지의 실용화 가능성을 최종 입증할 수 있는 유일한 기회이기 때문이다. 더구나 7개 선진국들이 비용을 공동 분담하는 형식이기 때문에 우리나라의 경우 10% 정도의 비용 분담으로 100%의 투자 효과를 낼 수 있는 기회가 된다. ITER 건설사업은 2010년 종합사업계획(Baseline)확정과 함께 장치 건설이 속도를 내고 있다. 특히 ITER 장치가 설치되는 프랑스 카다라쉬 현지에는 2012년 2월 PF 초전도 자석 설비동 내 와인딩 시설 설치, 4월 토카막빌딩 내진 기초공사가 완료되었으며, 11월에는 프랑스로부터 ITER 건설에 대한 인허가 승인을 받았다. 특히 2013년 1월에는 500여명의 ITER 국제기구 인력이 본부 건물이 완공되었으며, 전력 및 용수 등 주변 인프라가 공사가 진행 중이다. ITER 국제기구 직원은 우리나라 파견인력 32명을 포함하여 514명의 전문 및 지원 인력이 근무하고 있다. 우리나라는 KSTAR 건설 경험을 바탕으로 능력 있는 전문 인력들이 지속적으로 파견될 것으로 기대한다. ITER 한국사업을 전담･추진해 나갈 국내전담기관으로 'ITER 한국사업단(Korean Domestic Agency : KODA)'이 2007년 9월에 설립되었다. ITER 건설단계에서 ITER 한국사업의 기본 임무는 우리나라 할당 조달품목을 IO의 품질보증요건에 따라 적기 납품하고, 협정에 정의된 우리나라 할당 몫의 조달가치를 획득하는 것이다. 이를 위하여, ITER 한국사업단은 설립 후 조달품목별 세부조달 시행계획을 수립하고 국내 산업체 제작 발주를 위한 계약 업무를 수행하는 동시에 전 조달품목에 대한 일정 및 공정관리를 수행하여 적기 제작･납품을 위해 노력 중이다. 제13차 이사회(2013년 11월)에서 우리나라의 이경수 박사의 ITER 이사회 부의장 선임, 홍봉근 교수 ITER TBM-PC 부의장 선임, 박주식 박사 ITER 국제기구 사무차장으로 선임되는 등 2014년도부터 본격적활동을 통해 ITER 공동개발사업을 주도적으로 이끌어갈 예정이다. 우리나라의 현물 조달은 2012년 11월 제11차 ITER 이사회에서 IVC(In-Vessel Coil) 버스바(Bus Bar)가 추가되어 총 10개의 조달품목으로 확정되었다. 우리나라가 현물을 조달하기 위해서는 ITER 한국사업단과 ITER 국제기구간에 조달약정(Procurement Arrangement : PA)을 체결해야 하는데, 총 10개의 조달품목 중 지금까지 8건의 조달약정 체결이 완료되었다. 조달약정 체결 후, ITER 한국사업단은 적기 제작을 위하여 규정된 절차와 계획에 따라 산업체와 제작 계약을 체결하고 있으며, 2013년도에는 초전도 선재 제작을 완료하였으며, 블랑켓 차폐블록에 대하여 조달약정을 체결하였다. 아직 조달약정을 체결하지 못한 나머지 품목은 향후 조달을 위한 기술 개발 활동 즉, 검증용 시제품 제작 및 성능시험 등 상세 설계, 조달약정 체결에 필요한 준비업무 등을 수행하고 있다. ITER 핵심기술 개발 분야에서는 테스트 블랑켓 모듈(Test Blanket Module) 설계 및 요소기술 개발과 비조달 관련 원천기술 확보에 주력하였다. 특히, 2012년 6월 제10차 ITER 이사회에서 우리나라가 고체형 TBM 개념 주도를 승인･확정하고 TBM 요소기술 개발･평가를 수행하였으며, ITER 비조달 핵심기술 8개 분야에 대하여 핵심기술 추적 및 개발 등을 진행하고 있다. ITER 국제기구는 장치의 미진한 설계를 마무리하기 위하여 참여국간 협력을 통해 다양한 기술용역 및 연구과제 등을 발주하고 있다. 이에 ITER 한국사업단은 ITER 국제기구가 발주하는 기술용역이나 위탁과제(Task Agreement) 등에 국내 산업체나 연구계, 학계 등이 많이 수주할 수 있도록 지원을 하였다. 그 결과 2013년 12월 말 현재 총 68건, 2,719억원의 기술용역 및 TA 사업을 ITER 국제기구와 타회원국을 통해 수주하는 실적을 올렸다. 또한 국내 산업체의 핵융합 참여 활성화유도를 위해 산업체와 IBF(ITER Business Forum) 참가하여 우리나라 ITER 관련 산업체의 경쟁력을 소개하였으며, 2014년도 IBF 유치에 성공함으로써 국내 산업체의 ITER 사업 참여기회가 확대될 것으로 예상하고 있다. 연구용 원자로 수출역량 강화를 위한 국내 실증, 고부가 의료용 방사성 동위원소 국내수급 안정화와 수출, 그리고 전력반도체용 실리콘 도핑과 관련 산업의 진흥 계기 마련을 목적으로 '수출용 신형연구로 개발 및 실증' 사업이 2012년 4월 착수되었다. 1차년도 연구개발 내용으로 사업문서관리시스템과 품질보증체계 등의 사업관리체계 구축, 원자로 및 주요계통의 개념설계, 1단계 부지상세조사 및 환경방사선 측정시스템 설치를 완료하였다. 2차년도에는 원자로 및 주요계통 기본설계를 통한 노심 출력을 확정하고 플랜트 종합설계를 착수하여 진행중이며, U-Mo 판형핵연료 검증을 위한 실증시험을 착수하였다. 부지상세조사를 완료하였으며 장기제작 품목에 대한 발주가 진행되고 있다. 동 사업은 세계 최초의 U-Mo 판 형핵연료를 이용한 노심설계 구현과 일부 미확보된 연구로 핵심 기술에 대한 실증을 통해 세계 연구로 건설시장에서 주요 공급국으로 부상할 수 있는 토대를 마련할 수 있으며, 국내외적으로 현안이 되고 있는 동위원소 공급난의 해결에 기여할 것으로 기대된다.