1)

인류 역사상 최대규모의 국제 공동 프로젝트

국제핵융합실험로(ITER)

인류의 에너지 문제를 해결할 인공태양을 만든다!

핵융합 에너지 연구를 위해 모인 국제적인 연대와 노력을 소개합니다.

이 국제 공동 연구에 참여한 대한민국의 성과는 무엇일까요?

2)

핵융합 발전은

지구상에서 태양과 같은 핵융합 반응으로 만드는 에너지입니다.

자원 고갈과 온실가스 배출 걱정이 없는

안전한 대용량 청정에너지로서

최적의 차세대 기저발전원으로 기대됩니다.

■ 무궁무진한 연료 자원

핵융합 발전의 연료인 중수소와 삼중수소는 바닷물에서 수급이 가능.

매장자원 사용 기간이 약 1,500만 년으로 추정.

■ 고효율의 에너지원

연료비용이 낮고 효율이 높아 대규모 기저발전원으로 활용이 가능.

단 1g의 중수소와 삼중수소로 석유 8톤의 전력 생산량인 시간당 10만kW 생산이 가능.

■ 깨끗한 청정에너지

온실가스 및 미세먼지 배출량이 극히 미미함. 

고준위 방사성폐기물이 발생 없음, 우라늄/플루토늄 관련 오염 이슈가 없음.

■ 안전성이 높은 에너지

인위적인 핵융합은 자발적 연쇄반응이 아니므로 핵융합 조건을 제거하면

즉시 핵융합 반응 및 발전을 제어할 수 있어 폭발 등의 위험성이 낮음.

3)

국제핵융합실험로 

(ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) 

핵융합 에너지 상용화 가능성을 

과학적/공학적으로 확인하기 위한 국제협력 프로젝트입니다.

핵융합 연구를 위한 국제적 연대와 협력

● 1988년, 미국/소련/유럽/일본 ‘국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업’ 합의.

● 2001년, 15년의 연구 끝에 공학설계(Engineering Design Activity)가 완료.

● 2003년 이후, 대한민국/중국/인도의 추가 참여. (캐나다는 참여했다가 탈퇴)

● 2005년 ITER 공동이행협정 최종합의. 2007년 ITER 국제기구가 공식 출범.

▶ 참여국

유럽연합 (EU 회원국 27개국 + 영국, 스위스)

미국, 러시아, 한국, 일본, 중국, 인도

* 캐나다, 카자흐스탄, 태국, 호주와 비회원 협력 관계.

▶ ITER 실험로 (500MW급) 건설

- 장소 : 프랑스 남부 카다라쉬

- 2007년부터 부지/건물 공사를 시작, 2020년 7월부터 장치 조립을 시작.

- 총건설비 : 약 117.7억 유로 (약 15.2조 원)

4)

ITER 프로젝트의 목표

미래 핵융합발전소 건설을 위한 원천기술을 확보합니다!

핵융합 반응에 의하여 플라즈마 속에 발생하는

‘고속 알파입자(헬륨)’에 의한 플라즈마 가열만으로 

실용적인 핵융합로에 필요한 수준에서 핵융합 연소가 지속되는 조건,

즉 자기점화 조건의 확실한 달성을 목표

■ 기술 목표

열출력 500MW, 에너지 증폭율(Q) 10 이상 구현되는 핵융합실험로 개발.

(에너지를 1 투입했을 때 10 이상의 열 발생, 즉 50MW의 에너지로 500MW 이상의 열출력) 

- 핵융합로 노심 대형 장치에서의 플라즈마 물리 현상에 대한 검증.

- 플라즈마 전류 15.0MA, 평균 이온온도 약 1억 도, 유지시간 약 400초 구현 목표.

- 삼중수소 자체 수급을 위한 생산/회수/저장/공급 관련 기술 개발.

- 고에너지 중성자(14.1MeV) 및 고열 유속 환경에서 플라즈마 대면 재료/부품의 연구

5)

ITER 설비의 설계 및 구성

토카막(Tokamak) 기반의 실험로

토카막은 태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 만들기 위해

초고온의 플라즈마를 자기장을 이용해 가두는 핵융합 장치.

- 플라즈마를 가두기 위한 도넛 모양의 진공용기.

- 수평 방향 플라즈마 전류를 통해 간접적으로 추가 자기장 생성

실험로 구성 장치

진공용기(토카막), 초전도자석, 저온용기, 블랑켓, 다이버터, 

가열/전류구동장치, 진단장치 등으로 구성

- 크기는 저온용기 기준으로 높이 24m, 지름 28m

- 실험로이므로 전력 생산 설비(터빈/발전기 등)는 포함되지 않음. 

- 구성장치는 원격 취급 및 유지보수의 용이성을 위해 대부분 모듈화.

- 86개 부품으로 세분화하여 각 참여국에서 조달 후 ITER 현장에서 조립.

6)

대한민국의 ITER 프로젝트 참여 

2003년 6월, 한국 ITER 가입 이후

ITER 사업에서 한국의 기술적인 기여도는 높은 수준입니다.

한국이 2007년에 독자 기술로 완공해 핵융합 연구에 사용중인 

초전도핵융합연구장치 KSTAR는 ITER와 같은 토카막 실험로.

KSTAR에 먼저 적용되는 기술과 운영데이터를 피드백하여 ITER에도 반영.

- ITER가 초전도선재로 선택한 Nb3Sn은 KSTAR에서 증명된 데이터 반영.

- ITER 진공용기 내부의 플라즈마 제어코일 설치도 KSTAR의 설계 피드백을 적용.

ITER 국제기구에 소속되어 연구 중인 한국인 과학자는 50여 명.

8)

참여국들이 ITER 프로젝트에서 얻은 기술과 노하우는

각국이 자체적으로 추진하는 핵융합 발전 상업화 개발에 

큰 자양분이 될 것입니다.

ITER 프로젝트의 주요 일정과 목표가 달성되면

해당 연구 결과를 토대로 

2050년대까지 핵융합 상용화를 위한 

국가별 R&D(DEMO 및 상용로)는 가속화될 전망​