일본 정부는 핵융합(nuclear fusion) 연구 역량을 3개 핵심 연구소에 대폭 향상시켜, 핵융합을 이용한 전력망 가동 시기를 앞당길 목적으로 원자로 내구성 시험 장치 등 실험에 필요한 장비에 약 100억 엔(약 1000억 원)을 투자할 예정이라고 요미우리신문이 20일 보도했다.

이 경우, 민간 기업도 새로운 장비를 사용할 수 있게 되며, 일본 정부는 일본이 국제 경쟁에서 앞서 나가기를 원하고 있다.

태양 내부에서 일어나는 반응인 핵융합에서는 원자핵들이 결합하면서 막대한 에너지가 방출된다. 과학자들은 “핵연료 1g이 핵융합을 통해 석유 8톤을 태울 때 방출되는 에너지와 같은 양의 에너지를 생산할 수 있다”고 추정하고 있다.

현재 원자력 발전 방식인 핵분열(nuclear fission)과 비교했을 때, 핵융합은 통제 불능 위험이 낮고 더 안전할 수 있다. 또 핵융합은 이산화탄소를 배출하지 않기 때문에, 핵융합을 에너지원으로 개발하려는 경쟁이 전 세계적으로 치열해질 것으로 예상된다.

핵융합로(fusion reactors)는 크게 세 가지 종류가 있다. 일본에서는 국립양자과학기술연구소(QST=National Institutes for Quantum Science and Technology), 국립핵융합과학연구소(National Institute for Fusion Science), 그리고 오사카대학교 레이저공학연구소(Institute of Laser Engineering)가 세 가지 접근 방식을 모두 추진하고 있다.

그러나 이들 연구소의 연구 프로젝트는 아직 실험 단계에 있으며, 이들의 융합 기술이 언제쯤 실용화될지는 확실하지 않다.

일본 문부과학성과 내각부는 이번 회계연도에 약 100억 엔(약 1000억 원)을 투입, 세 연구소의 연구 역량을 향상시킬 계획이다. 이 계획에는 QST 산하 롯카쇼 핵융합연구소(Rokkasho Fusion Institute)의 장비 개선도 포함된다.

일본 정부는 3개 연구소의 미래 실험을 가속화하고 3가지 유형의 핵융합로를 가능한 한 빨리 실용화하는 것을 목표로 삼고 있으며, 구체적으로, 이 기금은 핵융합으로 생성된 에너지를 열로 변환하는 장치의 내구성을 검사하는 장비 구축에 사용될 것이고, 핵연료 가열용 레이저 장치 개선에도 사용될 것으로 알려졌다.

최근 몇 년 동안 일본과 해외에서 융합 기술의 상용화를 목표로 하는 스타트업들이 생겨났다. 그 결과, 일본 정부가 주도해 오던 연구개발 프로젝트에 민간 자금이 유입됐다고 요미우리는 전했다.

미국에서는 자금을 유치한 영향력 있는 기업들이 핵융합 기술(nuclear fusion technologies) 개발에 발 빠르게 나서고 있다.

일본 정부는 산업 성장을 지원하기 위해 연구소의 개선된 시설을 민간 부문에 개방할 예정이다. 이를 통해 민간 기업이 자체적으로 제작하기 어려운 대형 장치를 필요로 하는 실험을 수행할 수 있도록 지원할 계획이며, 기업들이 핵융합 반응을 장기간 유지하는 기술을 시험할 수 있기를 기대하고 있다.

일본 정부는 원자력 에너지의 에너지원 활용을 추진하기 위한 국가 전략 정책을 수정할 예정으로, 핵융합 에너지 도입 목표를 현행 계획상 2050년쯤에서 2030년으로 상향 조정할 예정이다.

이러한 목표를 달성하려면 민간 부문의 힘이 필요하므로, 정부는 이 세 연구소를 기업, 정부, 학계의 협력을 위한 기반으로 삼을 계획이다.

핵융합을 이용하여 전력을 생산하려면 중수소나 삼중수소(deuterium and tritium)와 같은 핵연료를 1억 도 이상으로 가열하여 원자들을 결합시킨다. 핵융합 반응에서 방출되는 에너지는 열로 변환되어 전기를 생산한다.

세 가지 주요 원자로 유형은 토카막(tokamak)이다. 토카막은 매우 뜨거운 플라스마를 가두어 핵융합 반응을 촉발한다. 토카막은 같은 방식으로 작동하며, 스텔라레이터(stellarator : 핵융합 반응 연구용 실험 장치)는 레이저 빔으로 핵연료를 가열하는 방식이라고 신문은 전했다.