핵융합

Nuclear-fusion..The future of Korea

Possible! 2025. 9. 1. 00:34

핵융합과 삼중수소: 대한민국과 세계 현황 (2025 기준)

1️⃣ 핵융합 에너지 개요

반응: D(중수소) + T(삼중수소) → He⁴ + 중성자 + 에너지(17.6 MeV)

장점: 청정, 안전, 무한 에너지, 방사성 폐기물 최소화

연구 주체: 대한민국(K-STAR), 국제(ITER), 민간(미국 CFS)

2️⃣ 삼중수소(Tritium) 핵심

역할: D-T 핵융합 핵심 연료
특성: 방사성, 반감기 12.3년, 자연 존재 극소
가격: 1kg ≈ 33,000,000 USD (~448억 원)
생산 방법:
- 중수로 이용 → 상용 가능
- 입자가속기 → 소량 생성 (연구용, 대한민국 포함)
- 리튬 브리딩 → 미래 핵융합 발전소 자체 생산

3️⃣ 삼중수소 생산국 현황

국가	연구용 생산	상업용 생산	비고
🇺🇸 미국	✅ 있음	✅ 있음	Savannah River Site, 핵무기 연료 겸용
🇨🇦 캐나다	✅ 있음	✅ 있음	CANDU 중수로 활용, 상용 가능
🇰🇷 대한민국	✅ 있음	❌ 없음	K-STAR 연구용, 소량 생산, 상용 계획 단계
🇷🇴 루마니아	✅ 있음(개발 중)	❌ 없음	Cernavodă CTRF 건설 중, 생산 미시작
🇫🇷 프랑스	✅ 있음	❌ 없음	ITER·CEA 연구용 소량 활용

현재 대한민국은 연구·실험용 소량 생산만 가능

4️⃣ K-STAR 최신 성과

플라즈마 온도: 1억도
유지 시간: 약 48초
목표: 2026년까지 300초 유지 도전
기술 개선: 텅스텐 디버터, 붕소 분말 실시간 주입, 플라즈마 형상 최적화

5️⃣ 민간 핵융합·원자력 투자 동향

기업/인물	투자 대상	투자 규모	목적/특징
CFS (미국)	초전도 토카막 핵융합 발전	8.63억 달러	SPARC 시범 핵융합 발전소 개발 (구글+NVIDIA 참여)
Jensen Huang (NVIDIA CEO)	CFS	참여	AI 데이터 센터 전력 안정화, 지속 가능 에너지
TerraPower (빌 게이츠 설립)	소형 모듈 원자로(SMR)	6.5억 달러	와이오밍 Natrium 프로젝트, 지속 가능한 원자력

6️⃣ 대한민국 입자가속기 설치 현황

시설	위치	운영기관	사양	용도/특징
KOMAC	경주	KAERI	100 MeV 양성자 가속기	반도체, 바이오, 의료용 동위원소 등 다목적 활용
RAON	대전	IBS	200 MeV/u 중이온	희귀동위원소 생산, 핵물리 연구
의료용 중입자가속기	부산	서울대병원	400 MeV 탄소이온	암 치료용 중입자선 치료
PAL-XFEL	포항	포스텍/포항가속기연구소	10 GeV XFEL	고속도·고휘도 방사광, 기초과학 연구
다목적 방사광가속기	청주	기초과학지원연구원	4 GeV/400 mA	다목적 방사광 연구 및 산업 응용 (2027년 준공 예정)

7️⃣ 한미 원자력협정 (123 협정) 주요 내용

목적: 핵비확산, 평화적 이용, 기술 협력
핵심 조항:
- 핵물질 재처리 금지 → 삼중수소 상용 생산 제약
- 핵무기 개발 금지
- 핵물질 수출 제한 → 미국 승인 필요

8️⃣ 전략적 의미

대한민국: 연구 경험 + 기술 확보 → 미래 핵융합 연료 생산국 잠재력
삼중수소: 핵융합 핵심 연료, 전략적 자원 (“미래 석유”)
규제: 한미 원자력협정 → 상용 생산 및 수출 시 미국 승인 필요
미래 전망: 2040~2050년대 상용 핵융합 발전소 → 청정 무한 에너지, 국가 경쟁력 강화

💡 한눈에 요약

핵융합 = 미래 청정 에너지, D-T 반응 주력
삼중수소 = 핵심 전략적 연료, 생산 방법: 중수로, 입자가속기, 리튬 브리딩
상용 생산국: 미국·캐나다 / 연구용 생산국: 대한민국, 루마니아, 프랑스
대한민국은 현재 연구용 소량 생산만 가능
K-STAR = 48초 기록, 300초 목표 진행 중
민간 투자 = CFS, TerraPower, NVIDIA → 핵융합·원자력 상용화 가속화
대한민국 입자가속기 = 연구용 삼중수소 생산, 핵융합·의료·방사광·산업 활용
한미 원자력협정 = 삼중수소 상용 생산에 제약 요소