[충청뉴스 이성현 기자] 대한민국이 미래 청정에너지로 꼽히는 핵융합에너지 실현과 독자적인 핵융합로 건설 역량 확보를 향한 거대한 첫걸음을 내딛었다.

한국핵융합에너지연구원은 17일 오전 10시 대전 본원 시청각실에서 ‘한국형 혁신 핵융합로 설계기술 개발 과제’ 착수회의를 개최하고 미래 핵융합에너지 실현을 위한 독자적 설계 역량 확보에 본격 나섰다고 밝혔다.

이날 회의는 핵융합연 양형열 혁신핵융합로설계단장과 오영국 원장을 비롯해 공동·위탁 연구를 수행하는 ㈜인애이블퓨전, 서울대 참여 연구원 및 과제 관계자 70여 명이 참석한 가운데 진행됐다.

이번 과제는 과학기술정보통신부의 ‘핵융합플러그인프로그램사업’의 일환으로 추진된다. 핵융합 기술 경쟁의 패러다임이 단순한 플라즈마 성능 확보를 넘어 실제 핵융합로를 설계하고 건설하는 역량 싸움으로 전환됨에 따라 우리나라도 독자적인 설계도를 도출하기 위해 마련한 국가 전략 프로젝트다.

앞서 핵융합연은 지난 3월 조직개편을 통해 ‘혁신핵융합로설계단’을 신설하고 전담체계를 구축한 바 있다. 이번 착수회의는 전담 설계단 중심의 연구 체계가 실제 과제 수행으로 이어지는 첫 공식 논의의 장이다.

연구팀은 오는 2030년까지 총 5년간 한국형 혁신 핵융합로의 물리·공학 요소 설계기술 개발을 완료하고, 이후 상세설계와 실증단계로 진입할 수 있는 완벽한 기술적 기반을 다질 계획이다.

한국형 혁신 핵융합로는 기존 장치들보다 한 단계 진화한 ‘소형화’와 ‘고성능화’를 동시에 지향하는 차세대 핵융합로다. 핵융합연은 노심 운전 시나리오를 비롯해 토카막 주장치, 부대장치, 내벽부품, 설계통합체계 등을 종합적으로 설계해 나갈 계획이다.

특히 이번 프로젝트 핵심은 가상 핵융합로(Virtual Tokamak)와 AI 기반 설계기술이다.

핵융합로는 초전도 자석, 진공용기, 증식블랑켓 등 수많은 장치와 복잡한 계통이 맞물려 돌아가는 거대 공학 플랜트다. 한 곳의 설계를 변경하면 다른 장치의 성능이나 배치, 유지보수 방식까지 도미노처럼 영향을 받는다.

연구팀은 복잡한 설계 조건을 디지털 환경에 그대로 구현한 가상 핵융합로를 통해 설계 변경의 영향과 계통 간 정합성을 실시간으로 사전 검증한다.

여기에 AI 기술을 접목해 최적의 설계 대안을 고속으로 탐색·비교함으로써 불필요한 설계 반복 과정을 획기적으로 줄이고, 전체 시스템의 신뢰성을 극대화해 설계 일정을 압축할 방침이다.

핵융합연은 체계적인 연구를 위해 총 3단계에 걸친 단계별 추진 방향을 확정하고 실행에 옮긴다.

우선 1단계인 2026년에는 설계 기반 구축을 목표로 설계요건 및 주요 계통 간 인터페이스를 정의하고 통합설계 체계를 마련한다.

이어 2단계인 2027년부터 2028년까지는 주요 요소 개념설계를 진행하며 노심 운전 시나리오, 진단·제어, 초전도 자석, 진공용기, 내벽부품 등 세부 계통의 기본 설계 방향 및 연계성을 구체화한다.

마지막 3단계인 2029년부터 2030년까지는 설계 통합 및 검증 단계로 물리설계와 공학설계의 완벽한 통합을 이루고 가상 핵융합로 기반 시스템 정합성을 최종 검증하며 후속 기본설계 이행 기준을 마련할 계획이다.

이번 과제가 성공적으로 완수되면 우리나라는 핵심 부품의 설계기술 고도화와 더불어 국내 기업 중심의 핵융합 공급망을 구축해 견고한 산업 생태계를 조성할 수 있게 된다.

또 이때 확보한 AI·디지털 기반 설계 플랫폼은 대형 플랜트, 원자력, 항공우주 등 최고 난도의 복잡한 공학 시스템 설계 분야에도 폭넓게 파급될 것으로 보인다.

양형열 혁신핵융합로설계단장은 “이번 착수회의는 한국형 혁신 핵융합로 설계에 참여하는 산·학·연 연구진이 하나의 목표와 방향을 공유한 뜻깊은 자리”라며 “가상 핵융합로와 AI 기반 설계기술을 적극적으로 활용해 설계 완성도를 극대화하고 대한민국의 K-문샷 핵융합 분야 추진을 든든하게 뒷받침하겠다”고 밝혔다.