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[IT뉴스]AI로 ‘플라스마’ 통제 쉬워져… 핵융합 발전에 한발 더 가까이

온카뱅크관리자

2025-10-23 00:47:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 빅테크도 기술 개발 뛰어들어 
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 ‘토카막’ 방식의 핵융합 발전 장치의 모습. 도넛 형태의 구조물 안에 플라스마가 갇혀 순환하도록 설계됐다. /뉴스1
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 지난달 30일(현지 시각) 미국 샌 레안드로의 핵융합 에너지 스타트업 ‘퓨즈 에너지 테크놀로지스’(퓨즈) 본사. 축구장 절반 남짓한 약 4000㎡ 규모의 이 공간은 책상과 의자가 즐비한 일반적인 사무실 모습과는 달랐다. 큰 창고 같은 공간엔 핵융합 에너지를 실현하기 위한 장비들이 곳곳에 세워져 있었다. 퓨즈 관계자는 “우리는 실제 핵융합 기계를 보유한 몇 안 되는 기업”이라고 했다.
 핵융합 발전은 쉽게 말해 태양이 에너지를 만드는 방식으로 에너지를 만드는 것이다. 태양 속 아주 가벼운 수소의 동위원소들은 엄청난 압력과 온도 속에서 서로 부딪혀 하나의 무거운 원자인 헬륨으로 합쳐지는데, 이때 질량의 일부가 에너지로 바뀐다. 고갈 없이 사실상 무한하게 발전 가능하고, 탄소 배출도 없는 데다가 핵 폐기물도 나오지 않아 ‘꿈의 에너지’로 여겨진다. 특히 인공지능(AI)과 데이터센터 운용에 막대한 전기가 필요해지면서 핵융합 발전이 미래 신기술로 주목받고 있다. 아직 상용화는 안 됐지만, 이를 현실로 만들기 위해 연구·개발(R&amp;D)과 투자가 최근 활발하게 이어지고 있다.
 ◇‘꿈의 에너지’ 도전하는 기업들
 핵융합 발전의 최대 난제는 ‘플라즈마’를 안정적으로 유지하는 것이다. 플라즈마란 초고온 상태의 핵융합 연료에서 원자핵과 전자가 분리되어 자유롭게 움직이는 물질의 제4 상태를 뜻한다. 플라즈마 상태에서만 원자핵들이 서로 융합해 에너지를 방출하는 핵융합 반응이 일어난다. 이 플라즈마 상태를 잘 유지하려면 정교한 제어가 필요한데 그간 사람이 관리하기가 쉽지 않았다. 그런데 최근 핵융합 발전 기술이 고도화되고 인공지능(AI) 기술이 접목되면서 이러한 변수 관리가 가능해졌다.
 핵융합 발전 방식 중 가장 대표적인 것은 ‘토카막’이다. 도넛 형태의 장치 안에 플라즈마를 만든 뒤 강력한 자기장으로 이를 가둬 플라즈마가 밖으로 튀어나오지 못하게 막는 방식이다. 이 외에도 레이저나 전자빔을 이용해 순간적으로 초고온, 초압축 상태 플라즈마를 만들어 핵융합 반응을 유도하는 ‘마그리프’ 방식, 도넛 형태가 아닌 긴 원통에 플라즈마를 가두는 ‘선형 원자로’ 방식 등을 기업들이 활발하게 연구 개발하고 있다.
 퓨즈는 마그리프 방식을 개발 중인 대표적인 기업이다. 이 방식을 가능하게 하기 위해 퓨즈는 100나노초(1나노초는 10억분의 1초) 동안 번개 800번이 내리칠 때의 에너지와 맞먹는 1테라와트(TW)의 전력을 순간적으로 발생시키는 핵융합 드라이버 ‘타이탄’을 직접 제작했다. JC 브타이시 퓨즈 최고경영자(CEO)는 “이 기술은 토카막 장치의 절반 크기에 불과하고 비용 또한 10% 수준에 머무른다”며 “타이탄은 세계에서 가장 강력하고 효율적인 에너지 전달 시스템”이라고 했다.
 퓨즈는 핵융합 발전을 상용화하기 위해 2차 세계대전 중 핵무기 개발을 위한 맨해튼 프로젝트를 주도한 로스앨러모스국립연구소, 샌디아국립연구소 등과 협업하고 있다. 현재 기업 가치는 2억달러 이상으로 평가받고 있다.
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 ◇AI로 최대 난제 ‘플라즈마 통제’ 쉬워져 
 퓨즈처럼 핵융합 발전 상용화에 도전 중인 기업은 늘어나고 있다. 업계에서는 세계적으로 50여 핵융합 기술 연구 스타트업이 있고, 이 중 40여 개가 미국 기업인 것으로 추정하고 있다. 시장조사 업체 마켓어스에 따르면, 핵융합 발전 시장 규모는 지난해 3473억달러에서 2033년엔 6070억달러로 74% 성장할 것으로 전망된다.
 AI 발 전력 수요가 급증하면서 빅테크들도 핵융합 발전 기술 개발과 투자에 나서고 있다. 구글 딥마인드는 토카막 방식을 개발하는 스타트업 ‘커먼웰스 퓨전 시스템즈(CFS)’와 협력해 핵융합 발전 상용화 시기를 앞당기겠다고 밝혔다. AI 기술을 적용해 플라즈마 제어와 시뮬레이션을 지원한다.
 마이크로소프트(MS)는 ‘마그리프’ 방식을 쓰는 스타트업 ‘헬리온 에너지(헬리온)’와 핵융합으로 발전하는 전력 계약을 맺었다. 2028년까지 헬리온의 워싱턴주 발전소에서 최소 50MW(메가와트)의 전력을 구매하는 것이 목표다. 샘 올트먼 오픈AI CEO는 2021년 헬리온에 3억7500만달러를 투자하고, 이후 투자 라운드에도 계속 참여하는 등 이 기업의 가장 큰 개인 투자자이기도 하다. 구글은 2022년 TAE 테크놀로지스에 직접 지분을 투자하기도 했다.
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