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202205.25

영국의 STEP 프로그램, 어떻게 진행되고 있을까?

KFE   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/nuclear-fusion/1378


“세계 최초로 전기 생산이 가능한 핵융합 발전소를 건설하겠습니다!” 


2019년 6월, 영국의 보리스 존슨(Boris Johnson) 총리는 전 세계를 깜짝 놀라게 할 매우 놀라운 계획을 발표했습니다. 바로 영국이 전 세계 최초로 핵융합에너지 상용화를 이루겠다는 포부를 담은 STEP 프로그램을 발표한 것이죠. STEP은 Spherical Tokamak for Energy Production의 약자로 2040년 핵융합에너지 상용화 기술 확보를 목표로 100MW 이상 전력을 생산하는 핵융합 발전소를 건설하겠다는 야심찬 계획입니다.


STEP 프로그램은 영국이 같은 해에 통과시킨 ‘2050년 온실가스 순 배출량 제로(Net Zero)를 목표로 하는 탄소중립(Carbon Neutral)에 관한 법안’의 일환으로 순배출량 제로를 달성하기 위한 세부 전략으로써 핵융합 발전소 건설을 제시한 것입니다.


STEP 프로그램은 크게 세 단계로 나눌 수 있는데요. 1단계 목표는 2024년까지 주요 시스템에 대한 개념 설계를 완성하는 것입니다. 그 이후 구체적인 공학 설계와 프로토타입 설계에 필요한 관련 인허가 작업을 수행하는 것이 2단계의 목표입니다. 마지막 단계이자 프로그램의 최종 목표인 2040년까지 핵융합 발전소를 건설 완료하기 위해서는 2032년까지 최종 설계를 마치고 승인을 받는 것이 목표입니다.


당시 영국의 선언은 핵융합계 뿐 만 아니라 탄소중립 달성을 위한 방법을 찾기위해 몰두하고 있던 전 세계에 신선한 충격을 안겼는데요. STEP 프로그램을 발표한지도 벌써 2년의 시간이 흘렀습니다. 그동안 STEP 프로그램은 어떻게 진행되고 있을까요?


가장 눈에 띄는 부분은 STEP 건설을 위한 후보지가 선정된 부분입니다. 영국 정부는 지난 2020년 12월부터 2021년 3월 말까지 전국 지자체를 대상으로 STEP 건설을 위한 부지 추천서를 취합한 뒤, 2022년 1월 STEP 건설을 위한 최종 후보지 다섯 곳을 발표했습니다. North Ayrshire의 Ardeer, East Riding of Yorkshire의 Goole, Cumbria의 Moorside, Nottinghamshire의 West Burton, 그리고 South Gloucestershire와 Gloucestershire의 ‘Severn Edge’인데요. 해당 다섯 부지에 대하여 평가를 진행한 후, 2022년 말 최종 부지가 선정될 계획입니다.


STEP  최종 건설 후보지의 위치


후보지 다섯 곳은 영국 전역에 골고루 분포되어 있는데요. 각각의 지자체들은 STEP 부지로 선정되기 위하여 각종 지역 커뮤니티들과 함께 정부를 설득하기 위하여 총력을 기울이고 있습니다. 이처럼 지자체들이 STEP의 건설을 간절하게 바라는 데에는 특별한 이유가 있는데요.


UKAEA(United Kingdom Atomic Energy Authority, 영국원자력공사)의 발표에 따르면 STEP 건설에 약 3,500명의 일자리가 창출되며, STEP이 가동 시에는 최대 1,000명의 엔지니어, 기술자 및 지원 인력들이 필요할 것으로 예상됩니다. 최종 후보지로 선정된 5개 지역은 이러한 일자리 창출 효과가 지역 사회에 광범위한 혜택을 줄 것으로 기대하고 있는 것이죠. STEP 프로그램이 계획대로 잘 진행된다면 전 세계에서 최초로 핵융합 반응을 활용한 전기 생산이 실현될 역사적인 장소라는 것도 결코 놓칠 수 없는 장점입니다.


어떤 후보지가 선정될지 아직은 알 수 없지만, 각각의 후보지별로 장점이 있는 것은 사실인데요. 영국의 중부에 위치한 West Burton의 경우 300헥타르 이상의 넓은 부지, 전력망, 철도망 및 수자원에의 접근성, UKAEA의 핵융합 기술 시설(Fusion Technology Faciliries)과의 근접성을 장점으로 내세우고 있습니다.


영국의 Ardeer 지역은 스코틀랜드 서부의 우수 고등 교육기관 밀집 지역과 가까운 점을 장점으로 손꼽는데요. STEP의 교육 및 훈련 요구 사항을 충족할 수 있는 견습생부터 박사과정까지 아우르는 새로운 교육 과정 개설 등을 Skills Development Scotland 지원으로 계획하고 있다고 밝히며 STEP 유치에 매우 적극적인 모습입니다.


부지 선정 외에도 STEP 설계 분야에서도 새로운 진전이 있었습니다. STEP의 핵융합로에 내장될 중성자 차폐설비 설계 업체로 Cerberus Nuclear와 Assystem이 최종 선정된 것인데요. 이들은 UKAEA의 연구진들과 협력하여 STEP 장치의 중앙 기둥에 내장될 차폐 섹션을 개발할 예정입니다. 차폐 섹션은 초고온 플라즈마를 가두는 중앙 기둥 내의 토로이달 자석을 보호하는 역할을 하는 부품으로, Cerberus Nuclear는 차폐 장치를 최적화하고 장치 수명을 최대화하기 위한 다양한 배치를 시뮬레이션하고 개발할 계획입니다.


영국이 STEP 프로그램을 발표하고 2년간 핵융합 연구계에도 큰 변화들이 있었는데요. 핵융합 스타트업에 대한 민간 투자들이 급격히 늘어나기 시작했고, 탄소중립 달성이라는 목표 하에 정부 중심의 핵융합 연구도 더욱 활기를 띄고 있습니다. 7개국이 공동 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER)의 주장치 건설이 본격적으로 시작되어 완공이 가시권 안에 들어오기 시작했다는 것도 큰 진전입니다.


핵융합에너지 실현을 향한 인류의 도전이 마침내 결실을 맺게 될 날이 머지않았다는 생각이 드는데요. 앞으로 영국의 STEP 프로그램이 어떤 성과를 보여주며 전 세계 핵융합 연구계에 선한 영향력을 미치게 될지 더욱 주목해 보아야겠습니다.


우리나라를 비롯한 7개국이 공동 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER) 건설 공정률이 76.5%에 다다르고 있다.

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