국내 연구팀이 국제핵융합실험로(ITER)를 디지털 공간에서 가상으로 구현하는 데 성공했다. 가상 핵융합로 기술은 국내 민간 기업에도 제공돼 핵융합에너지 조기 상용화와 더불어 미래 공급망과 연계된 신산업 창출 효과가 기대된다.
과학기술정보통신부는 핵융합로를 디지털 공간에 구현하는 '가상 토카막 플랫폼' 소프트웨어를 개발하고 미래 핵융합 장치 내부 핵심 부품의 성능과 안전성을 정밀 검증할 수 있는 기술을 확보했다고 10일 밝혔다.
핵융합발전은 태양 같은 별의 내부에서 일어나는 핵융합 반응을 지상에서 구현해 에너지를 생산한다. 주로 토카막이라는 도넛 모양의 장치 내부에 1억℃가 넘는 초고온 플라즈마를 강력한 자석으로 붙잡아 핵융합 반응을 일으킨다. 핵융합발전은 탄소나 방사성물질이 발생하지 않는 미래 청정에너지원으로 인공지능(AI) 발전 등으로 인한 전력난 해결 방안으로 주목받는다.
한국핵융합에너지연구원은 한국 초전도핵융합연구장치(KSTAR) 연구를 통해 획득한 데이터를 기반으로 독자 개발한 '디지털 트윈' 기술을 활용해 토카막 핵융합 장치를 가상화했다. 슈퍼컴퓨터로 분석해 핵융합 장치 내벽에 가해지는 다양한 열에너지 변화를 정밀 분석하는 기술을 개발했다.
디지털 트윈은 실제 장치나 시스템을 가상공간에 구현해 다양한 상황을 예측하거나 검증하는 기술이다. 가상 핵융합로로 모의 운전을 수행해 안전성과 성능을 분석하면 연구 효율성과 신뢰도를 높일 수 있다. 실제 실험에서 발생하는 위험과 비용도 줄인다.
연구팀은 국제 핵융합 프로젝트인 ITER 핵융합로를 디지털 공간에서 가상화하고 운전 조건에 따른 내벽 열속 변화를 가상공간에서 예측·분석하는 데 성공했다. 한국의 핵융합로 디지털 트윈 기술이 KSTAR를 넘어 ITER 등 다른 핵융합 장치에도 적용될 수 있다는 뜻이다.
개발된 소프트웨어는 한국과 공동연구를 하는 해외연구진뿐 아니라 국내 산업체에도 제공되기 때문에 핵융합 분야 신산업 창출의 원동력이 될 수 있다는 평가다.
정택렬 과기정통부 공공융합연구정책관은 "민간 협력을 기반으로 한 핵융합 핵심기술 확보 전략을 수립하고 지속가능한 연구·산업 생태계 조성을 통해 글로벌 핵융합에너지 조기 실현 경쟁에 적극 대응해 나가겠다"고 밝혔다.
