새로운 미래에너지 대안을 찾아서 : 핵융합

2005.10

<목 차>

Ⅰ. 에너지 환경의 변화

Ⅱ. 새로운 에너지 대안 : 핵융합

Ⅲ. 현단계 핵융합에너지 개발과정 및 동향

Ⅳ. 한국 핵융합 연구의 현재와 미래

Ⅴ. 주요전략과제 및 기대효과

<별첨>

1. 세계주요국의 핵융합에너지 개발추진현황

2. KSTAR 및 ITER사업 추진현황

3. 세계핵융합관련 연구기관 운영현황

Ⅰ.에너지 환경의 변화

□ 산업화와 인구증가에 따른 미래 에너지 수요 폭발

○ 일상생활의 기본이 되는 안전하고 지속적인 에너지원 확보 시급

- 개발도상국, 특히 중국과 인도의 급격한 인구증가(현재 60억 →2050년 90억으로 증가)와 산업화에 따라 21세기 에너지 수요는 20세기의 최소 3배 이상 증가 추정

- 21세기 에너지 문제의 해결은 무한사용, 안전성, 환경친화성 등의 조건을 구비해야 사회적 수용성 확보

< 에너지원별 가용 자원량 >

자료 : 핵융합연구개발사업단

□ 에너지는 미래의 국가안보이자 국가 경쟁력 원천의 기반

○ 화석연료 수요급증으로 에너지 지출비용의 급격한 증가

- 개발도상국, 특히 중국의 에너지 확보정책 및 다른 기존 산업 국가들의 대응으로 인한 화석연료 공급가격급등

○ 교토의정서의 발효에 따른 막대한 환경비용 발생

- 온실가스 감축 의무대상국이 될 경우 화석연료 사용제한과 심각한 비용발생 예상

○ 세계 산업국가들의 에너지 절약기술과 ‘Zero Emission Society"구축을 위한 대체에너지 개발노력 집중

- 고효율 에너지 절약기술, 재생에너지 개발에 관한 투자증가, 원자력 에너지 복원, 수소에너지 개발계획 수립, 차세대 원자력에너지 및 핵융합에너지 개발에 대한 장기계획 수립 등

국가 전략 차원의 새로운 미래 지향적 대체에너지원 확보 절실

Ⅱ.새로운 에너지 대안 : 핵융합

	핵융합은 대용량의 최첨단 차세대 청정 에너지원
▷ 핵융합은 21세기 인류 에너지 문제의 근원적 해결이 가능한 에너지원 ▷ 무한에너지로 깨끗하고 안전한 친환경 에너지원 ▷ 핵융합 기술은 첨단 과학기술의 융․복합체 기술

□ 핵융합(Nuclear Fusion)은 기본연료인 중수소(Deuterium)와 삼중수소(Tritium)가 초고온(약1억도)의 플라즈마상태에서 융합되어 헬륨과 중성자로 변화될 때 발생되는 운동에너지를 열에너지로 변환하여 전기를 생산하는 발전방식

중수소(D) + 삼중수소(T) → 중성자 +헬륨 + 에너지

※ 거대 핵융합발전소 태양

태양은 그 자체가 거대한 핵융합발전소로 핵융합 반응온도가 약 1500만도에 불과하나 질량에서 발생되는 중력이 핵융합 반응이 일어나는 플라즈마를 가두어 지속적 핵융합 반응을 가능

□ 태양에너지의 발생원리를 이용하여 인공태양을 만들고자 하는 시도인 핵융합은 21세기 국가 에너지 문제를 해결할 수 있는 대용량 고효율의 에너지원으로 부상

○ 바닷물에 풍부한 중수소와 핵융합로 안에서 자체 생성할 수 있는 삼중수소를 융합하면 1그램으로 석유 8톤에 해당하는 에너지를 생성

○ 따라서 핵융합 발전은 물 속의 중수소를 연료로 사용하므로 무한정 사용이 가능하고 방사선 100% 차단 가능, 핵폐기물이 없어 무공해, 높은 발전효율의 장점을 지니고 있음

※중수소는 바닷물 1리터당 약 0.03그램이 용존해 있으며, 삼중수소는 지각이나 바닷물에 다량 함유된 리튬(바닷물속의 리튬은 약1,500만년, 지각의 리튬은 약600년 분량)을 핵융합로 안에서 변환시켜 생성

□ 핵융합은 친환경적이고, 안전한 대체 에너지원으로 입증

○ 기존 핵분열방식의 원자력 발전이 각종 방사능, 원자로 자체의 열적, 역학적 피로로 인한 장치의 불안정, 핵폐기물 처리, 핵연료(우라늄)의 한정성(약 70년 정도) 등 기존 에너지원이 지닌 문제를 극복할 수 있는 청정 에너지원

※핵융합발전이 원자력발전의 범주에 포함된 이유는

-2차연료인 삼중수소가 방사능 물질이고

-핵융합 반응에서 중성자가 발생하고

-중성자가 핵융합발전 중심부를 싸고 있는 차폐막(Blanket)과 지지 구조물들을 방사화(activation)시키기 때문

○ 핵융합반응은 제어 실패 경우에도 초고온 플라즈마 상태의 연료(D,T)가 노벽에 흡수되어 즉시 핵융합반응이 중단되는 근원적인 안정성 확보

○ 핵융합 발전소의 방사능 독성도 수준은 발전소 폐쇄 후 약 50여년이 지나면 석탄화력 발전소의 방사능 독성도 보다 낮은 수준으로 저하(핵융합 발전소의 모든 부품들의 재활용 가능)

○ 일차연료가 비방사능 물질로 운송, 보관이 용이 저렴하고 방사능 폐기물의 양은 동일한 에너지를 생산하는 원자력발전과 비교할 때 0.04%에 불과

□ 기술의 첨단화 및 고부가가치 신산업 창출에 기여

○ 핵융합기술은 첨단과학, 극한기술 및 원자력기술이 복합된 종합기술로 다양한 과학기술분야에 파급효과 창출

	핵융합기술의 범위
▷ 핵융합로 노심해석 및 설계, 부품제작 기술 ▷ 노심운영제어 및 시스템 통합 운전기술 - 플라즈마 발생, 가둠, 가열, 전류구동, 진단제어 등 ▷ 핵융합로 장치기술 - 고자기장 전자석, 초고온/극저온/고진공 장치, 전원/제어설비 ▷ 핵융합공학 및 원자력 산업기술 - 블랭킷 설계 및 제작기술, Neutronics 및 열수력 안전성, 핵융합로 재료기술, 핵융합로 핵증기시스템(NSSS)설계 제작, 원격조정제어 등 ▷ 핵융합로 연료주기기술 - 삼중수소 중식, 주입, 취급, 활용 등 ▷ 핵융합로 시스템 분석평가 및 핵융합 발전소 설계기술 ▷ 고에너지 중성자 및 고열응용기술 - 수소생산, 방사성 핵종 생산 및 변환, 핵분열 원전연료생산 ▷ 플라즈마의 타산업에의 이용기술

○ 국내 산업기술 첨단화를 자극하여 고부가가치 신산업을 창출하는데 기여

구 분	주 요 내 용
시스템설계	-노심설계, 블랭킷설계, NSSS설계, 연료주기, 종합시스템설계
건설/부품제작	-고진공용기, 제1벽, 디버터모듈, 블랭킷모듈, 거대초전도전자석, 극저온시스템, 구조체 및 차폐체, 삼중수소 연료주기, 정밀계측, 운전제어장치, 핵융합로 토목건설 등
재료산업	-블랭킷재료, 저방사화 재료, 제1벽재료, 고온초전도체재료, 방사선 차폐재 등
운영/유지보수	-인허가, 핵융합로 계측제어, 디버터, 블랭킷 원격조작 및 유지보수, 삼중수소 증식 및 취급, 중수소 생산 및 공급, 초전도 전자석 및 극저온 설비운영, 폐기물처리, 폐로 등
연구개발 및 정책개발	-14MeV중성자원, 초전도체 재료 및 소재기술, 저방사화 재료, 인력양성, 국제협력 등
핵융합기술 이용분야	-초전도자석, 고주파, 반도체, 고진공기술, 플라즈마/가속기/레이저 응용기술 등
열원/중성자원 이용분야	-지역난방, 해수담수화, 수소생산, 핵종변환, RI생산, 원전연료쟁산 등

핵융합산업의 범위

□ 핵융합 에너지의 상용화에는 상당한 시일이 걸릴 것으로 예상되나 최근 상용화에 필요한 재료연구 등 원천기술 개발속도가 상승하는 것을 감안하면 생명과학분야처럼 예상외로 상용화가 빨리 다가올 수도 있음

○ 최근까지 실용화를 어렵게 하였던 주요 원인은,

- 수억도의 플라즈마를 제어가능한 열핵융합 반응상태(thermounclear fusion)로 만들고,

- 핵융합반응에서 발생하는 중성자를 효율적으로 차단하여 발전효율과 안정성을 높이는 것,

- 중성자에 잘 견디는 구조물을 만드는데 따르는 문제들이었으나 이러한 문제도 조만간 해결될 것으로 예상

Ⅲ. 현단계 핵융합에너지 개발과정 및 동향

□ 세계 핵융합에너지 개발연구는 ‘90년대 ’과학적 분기점‘ 도달 후 현재 실용화를 위한 ’공학실증단계‘로 진입한 상황

○ 제2차대전 후 핵융합 연구가 수소폭탄을 만드는 비밀프로젝트에서 분리되어 미국, 구소련, 유럽 등을 중심으로 연구 시작

○ 1960년대 플라즈마 및 핵융합 이론 연구들이 진행

○ 1970년대 대학교와 연구소를 중심으로 소규모 핵융합 장치들을 건설, 이론검증을 거치고

○ 1980년대 대규모 핵융합 장치들을 미국, 유럽, 일본이 건설, 핵융합 연구의 핵융합 발전소로의 가능성 여부를 위한 대규모 실험진행

□ 1990년대 기존 연구성과축적을 바탕으로 핵융합 발전으로의 이용 가능성을 확신하는 수준에 도달

○ 비핵물질 연료를 사용하는 핵융합 에너지의 경제적 활용 가능성이 지난 40여 년간의 선진국들의 연구를 통해 실증

- 1991년 EU의 세계 최대 핵융합장치인 JET(Joint European Torus)에서 중수소:삼중수소=9:1 비율의 혼합연료를 사용한 세계 최초의 핵융합 실험에 성공(약 1.5～2MW의 핵융합에너지 방출)

- 1994년 미국 프린스턴 플라즈마 연구소의 TFTR(Tokamak Fusion Test Reactor)장치에서 D:T=5:5 비율의 혼합연료를 사용하여 10MW와 16MW(1996년) 핵융합에너지 방출

- 1998년 일본의 JT-60(Japan Tokamak)장치에서 에너지 분기점(Break-even : 핵융합 반응을 위해 주입된 에너지와 방출된 핵융합 에너지의 양이 같은 경우로 Q=1인 상태) 확인

□ 세계 핵융합 연구계는 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor, 라틴어로 ‘길’) 국제공동 프로젝트를 수행을 통한 ‘지름길 계획(Fast Track, 2030년대 후반 핵융합에 의한 전기생산)’ 수립

○ 국제공동으로 국제핵융합실험로(ITER) 건설 및 운영(열출력 500MW, Q＞10)을 통한 핵융합에너지 활용의 경제성 및 안전성 입증 착수

○ 향후 35년 이내에 핵융합에너지를 상용화하기 위한 실현계획(지름길 계획) 수립

- ITER 운영단계에서 상업용 발전소로 가는 DEMO(핵융합 로의 실제구현)와 PROTO(최초 상업용 핵융합 발전소) 발전로 건설의 두 단계를 하나로 묶어 핵융합발전소 실용화 조기 달성(지름길 계획) 추진

- 2001년 EU집행위의 Research Council 소속 과학자들은 상업용 발전소의 실용화를 앞당기는 지름길 전략(Fast Track) 제안

- 2002년 미국 에너지부의 핵융합자문위원회(FESAC)도 핵융합 에너지 실용화를 향후 35년 이내 실현한다는 계획 수립

- 2003년 일본은 2030년 DEMO 핵융합발전로에 의한 전기생산 실증을 목표로 하는「국가핵융합연구장기추진계획」수립

<별첨> 1. 세계주요국의 핵융합에너지 개발추진현황

Ⅳ. 한국 핵융합 연구의 현재와 미래

1. 추진과정

□ 기관차원의 핵융합 연구진행(1970년대말 ～1995년)

○ 국내에서는 '70년대 말부터 원자력연구소, 서울대학교 등에서 핵융합 기술추적의 목적으로 핵융합 연구를 시작

- 1989년 서울대학교에서 ‘SNUT-79’ 토카막 개발, 설치

- 1990년 한국과학기술원에서 미국 텍사스 대학으로부터 ‘PreTEXT’ 토카막 도입

- 1991년 한국원자력연구소에서 소형 토카막 연구장치인 ‘KT-1’ 토카막 개발

- 1992년 한국기초과학지원연구원에서 미국 MIT 대학으로부터 ‘TARA’ 자기거울형 핵융합 연구장치를 이관받아 플라즈마 연구장치인 [한빛] 장치로 개조 설치

□ 국가차원의 핵융합 연구 본격 착수 : KSTAR사업(1995)

○ 1995년 「국가핵융합연구개발기본계획」수립에 따라 KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)건설과 ITER프로젝트 참여를 목표로 설정

- 정부는 중간진입전략(mid-entry)을 활용하여 세계 수준의 차세대 초전도 핵융합연구장치(KSTAR)를 국내 기술로 건설하고, 선진국 수준의 핵융합 연구능력과 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트에 선진국과 동등자격으로 참여할 수 있는 연구기반 확보

- KSTAR장치의 개발․설치․운영을 통한 핵융합 연구와 기술의 확보, 나아가 세계적인 핵융합로 개발에 동등한 자격으로 참여하는 3단계 계획을 수립, 핵융합 발전기술의 상용화 시기까지 이 분야의 기술선진국 위치를 확립하는 것이 최종 목표

□ 핵융합 선진국과 동등 자격으로 ITER프로젝트 가입(2003)

○ KSTAR 건설을 통해 확보한 핵융합 관련 기술력을 인정받아, ITER프로젝트에 선진국과 동등 자격으로 가입함으로써 선진국 수준의 핵융합 연구능력과 연구기반을 확보

- ITER 기술실사단이 국내 R&D 및 기업체 능력 점검 후 ITER 참여국 만장일치로 한국의 가입 승인

<별첨> 2. KSTAR 및 ITER사업 추진현황

□ 핵융합 전문연구기관, ‘핵융합연구센터’출범(2005)

○ 국내 유일의 핵융합 전문연구기관인 ‘핵융합연구센터’ 출범(2005.10.1)

- 핵융합 에너지 개발을 국가 전략적 차원에서 추진하기 위해 ‘핵융합연구센터’를 한국기초과학지원연구원 부설기관으로 설립

- KSTAR 장치의 성공적인 완공･운영, ITER 사업 참여에 따른 국내 전담기구(ITER Domestic Agency)로서의 역할 수행, 핵융합 전문연구인력의 양성, 관련 첨단․원천기술의 국내이전 및 산업화 등을 추진

○ 국내핵융합 연구개발 수행 주체들의 통합효과 기대

⇒ KSTAR의 차질없는 건설진행과 ITER 사업의 성공적인 참여에 따라 국내 핵융합 기반 및 핵심 기술과 기존 원자력 기술을 융합하여 한국형 핵융합발전소를 건설하기 위한 종합적․체계적인 핵융합에너지 개발전략 수립(국가핵융합에너지개발 기본계획)

2. 추진방향 및 목표

□ 핵융합에너지 궁극적인 비전은 국민이 공감하는 안전하고, 환경친화적이며, 무한한 21세기 에너지원 확보 및 신산업의 창출

○ 핵융합에너지 개발목표는 지속가능한 에너지원 확보를 위한 핵융합에너지 상용화기술의 확보 및 파생기술의 산업화 달성임

	우리나라의 핵융합에너지 개발 목표
▷ 핵심 핵융합기술 개발로 독자적 핵융합에너지 개발능력 확보 ▷ 핵융합발전소 건설기술보유국으로 세계시장에 주도적으로 참여 → 지속가능한 친환경 국가 미래 에너지원으로 활용 ▷ 첨단 파급기술의 신산업 창출로 국민의 삶의 질 향상

□ 2030년대 후반까지 한국형 핵융합발전소 건설을 위한 독자적인 핵융합에너지 상용화 기술 확보 및 파생기술의 산업화를 위해 단계별 추진전략을 통하여 개발체계 구축

○ 1단계(‘06～‘10) : 핵융합에너지 개발 추진기반 확립

- 2007년 KSTAR 장치 완공 및 운영

- ITER 장치 건설 참여로 핵융합로 장치기술 습득

- 블랭킷 등 핵융합로 공학기술 개발 착수

- 핵융합에너지 개발 추진체계 구축

○ 2단계(‘11～‘20) : 핵융합에너지 기술 6대 강국 진입

- KSTAR 장치의 성능향상

- 2016년부터 ITER 운영참여로 핵융합로 운영 및 제어기술 확보

- DEMO(실증로) 공학설계 완료 및 핵융합로 핵심 공학기술 기반 확보

- 최첨단 파급기술의 산업화를 통한 신산업 창출

○ 3단계(’21～’35) : 한국형 핵융합발전소 건설능력 확보

- ITER 운영 및 부품시험을 통한 핵융합로 핵심 부품 개발

- DEMO(실증로) 건설 주도하여, 2035년경 전기생산 실증

- 2035년까지 한국형 핵융합발전소 공학설계 완성

< 핵융합에너지 개발 로드맵 >

DEMO(‘35) 완공 및 운영

ㆍ2010년경 설계 시작 및 2020년경 건설 시작될 DEMO 프로젝트에 주도적 참여

ㆍ2035년경 DEMO에 의한 전기생산 실증

한국형 핵융합발전소

(2040년대)

ㆍ2035년경 한국형 핵융합발전소 공학설계 완성

ㆍ2040년대 상용발전소를 통한 대용량 전기생산

KSTAR 완공(‘07) 및 운영

ㆍ정상상태 플라즈마 가열, 진단 및 제어기술 확보

ㆍITER 부속실험장치 및 ITER 기술의 시험장비(Test Bed) 역할 수행

ITER 완공(‘15)  및 운영

ㆍITER 건설단계에서 토카막형 핵융합로 장치기술 습득

ㆍITER 운영참여를 통해 핵융합로 노심 운영 및 제어 기술, 핵융합로 요소 기술에 대한 지식과 경험 축적

1 단계	2 단계	3 단계

2011

2021

2035

핵

융

합

로

공

학

기

술

개

발

Ⅴ. 주요 전략과제 및 기대효과

1. 추진배경

□ 국가핵융합연구개발사업(‘95.12)의 주요 목표였던 KSTAR건설과 ITER프로젝트 참여가 KSTAR건설완료(’07.8) 및 ITER가입(‘03.6)으로 달성됨에 따라 기본계획의 재정립 및 보완이 필요한 시점

○ KSTAR의 ITER부속시설로서 국제공동운영체계 필요

○ ITER 프로젝트 참여로 인한 국내핵융합에너지개발 여건변화에 따른 효율적 추진방안 수립 필요

□ 세계에너지 시장변화와 기후변화협약에 따른 자원제약과 환경규제에 장기적으로 대응할 수 있는 국가에너지 수급방안에 대한 ‘Upgrade'가 필요한 시점

○ 국가경제발전 규모 및 세계경제 환경변화와 에너지 관련 기술발전을 종합적으로 예측한 에너지 수급방안 마련

○ 단기 대안이 아닌 ‘기술혁신’과 ‘효율적 운영’에 의한 중장기적 에너지 수급방안 마련 필요

○ 신재생 에너지의 최대 공급가능 한계점에 대한 구체적 분석 필요

○ 장기적 국가에너지 공급계획 수립 필요

□ ‘Zero Emission Society’ 구축과 이를 위한 대체에너지 개발필요에 대한 사회적 공감대 형성

○ 일반 국민은 물론 정부, 산업계 등의 에너지 절약기술 및 신재생 에너지를 포함한 대체에너지 및 관련 원천기술 개발 필요에 대한 인식제고

2. 추진전략 및 과제

□ 핵융합에너지는 20세기 화석연료의 시대를 대체하고 21세기 지속가능개발과 지구환경보호를 동시에 가능케 하는 주에너지원이 될 것이 예상되므로 종합적 차원에서 접근

○ 핵융합에너지는 지속적인 인적교류 및 양성, 개방된 정보공유  시스템 구축, 개별 기관의 독자적 연구개발을 협력시스템으로  연결하여 초기 단계부터 상용화를 목표로 한 협업적 연구개  발체제 구축 및 지원역량의 강화

□ 핵융합에너지 개발추진전략으로는,

○ 핵융합에너지 상용화 개발을 지향한 선택과 지원

- 경쟁력확보를 위한 핵심기술 선택 및 집중지원

- 핵융합 기술지도(Roadmap)에 따른 구체적인 분야별, 단계별 계획수립 및 추진

○ 핵융합에너지 개발 추진체계 구축(전문기관 설립 등)

- 핵융합연구개발센터 출범으로 국내 연구개발체계 일원화의 기본구조가 형성되었으므로 초기단계부터 발전관련 유관기관 의 결합방안이 적극 모색되어야 함(산자부, 한전, 한수원 등)

- 국내 연구개발 자원의 결집 및 전문인력 양성이 핵심으로 기술개발 분야별 및 단계별로 산-학-연 참여주체별 역할 재정립 필요

- 원자력기술과 핵융합 기반기술의 융합을 통한 종합개발체제구축

세계 핵융합에너지 상용화 전략

○ 선진기술 조기확보 및 국내 연구개발 자원의 효율적인 활용을 위한 국제협력 확대

- KSTAR를 국제 공동 연구시설로 활용, 국내외 연구자 참여 및 이용자 육성

- IEA, IFMIF, DEMO 등 핵융합에너지 개발 국제공동연구에 능동적 참여

○ 핵융합연구에 파생되는 첨단 극한기술로 신산업 창출

○ 핵융합에너지의 안전성, 환경친화성, 경제성 지속적 홍보

□ 핵융합에너지 개발을 위해서는 핵심 기술개발 투자, 핵융합 에너지개발 인프라 구축, 전문인력 양성 등 중장기적 관점에서 정책지원이 필요

○ 연구개발을 위한 제도적 정비

- (가칭)핵융합에너지개발진흥법 제정

- 국가핵융합에너지개발기본계획을 수정․보완하여 국가에너지 개발정책에 핵융합 에너지 개발계획의 적극 수용

○ 핵융합에너지 핵심기술개발(2005 - 2035)

▷ KSTAR 장치의 운영 및 성능향상(2007 - 2025)

- 차세대 핵융합에너지 상용화 기반기술 확보

- ITER 부속 실험장치 및 국제 연구시설로 활용

▷ITER 건설 및 운영 사업참여(2006 - 2035)

-핵융합로 장치 및 제어 등 요소기술 개발 및 확보

▷핵융합로 핵심기술 개발 및 주도(2007 - 2035)

-핵융합로 핵심기술 개발, 부품개발 및 성능검증, 시스템설계,

안전성 및 평가기술 개발

▷토카막형 핵융합로 개발(2011 - 2035)

-DEMO실증로 개발, 한국형 핵융합발전소 건설기술 확립

○ 핵융합에너지 개발 인프라 구축

- 전문핵융합 연구기관(핵융합연구센터) 역할강화

- 국제협력강화 및 정예 인력양성

․ 첨단 극한기술 분야에서의 우수 연구․기술인력 확보를 위한 제도적 동기부여와 선진핵융합 국가들과의 국제협력을 통한 조직적 인재양성 프로그램 마련

○ 파급기술 실용화 및 신산업 창출지원

- 첨단 극한 원천기술의 산업체 이전을 통한 관련 산업의 첨단화

- 핵융합 관련 파급기술(초고온 재료, 초전도, 초고진공, 초전도자석, 신소재 기술 등)의 실용화

- 고부가가치 산업화(의료, 방위산업, 우주산업용 초고온 복합소재 등) 창출에 기여

※ 참고 : 핵융합에너지와 타 에너지원과의 관계

▷ 핵융합에너지는 신재생에너지에 속하지 않지만 화석연료가 유한하고            이산화탄소 등의 온실가스 배출이 없고, 핵분열에 의한 원자력과 같은 방사성      폐기물 발생이 없는 고밀도, 대규모 에너지원으로 21세기 주전력원의 역할 및      이송수단을 위한 수소생산의 주에너지원의 역할을 할 것으로 예상

- 고유가, 기후변화협약 등으로 신재생에너지의 개발과 활용은 필수적              이나 국토의 협소성, 높은 인구밀도, 상대적으로 신재생 에너지 자원자체         도 부족한 측면을 감안하면 고밀도 대용량 주전력원의 개발투자가 필요

- 향후 원자력 에너지의 활용 증대(현재 40% 주전원 역할)는 불가피한             상황으로 높은 안전성 확보가 가능한 차세대 원자력 기술과 핵융합기술은        상당기간 공존하게 될 것으로 예상되나, 최종단계는 핵융합발전이 주전력원        역할을 할 것으로 전망

3. 기대효과

□ 핵융합 발전은 처리시설, 운반, 보관, 연료가격 및 관리비용이 매우 저렴하고, 운영의 근본적인 안정성에 따른 사회적 간접비용의 획기적 절감이 가능

○ 경제적 파급효과로는,

- 핵융합 상용화 기술의 체계적 습득 및 핵융합발전소 건설의 원천기술을 확보함으로써 향후 세계 핵융합발전분야에의 주도적 참여 가능

- 2050년부터 핵융합발전소가 신규 수요 원자력발전소를 대체하고 핵융합에너지 상용화로 인한 온실가스 배출량의 급격한 감소로 환경 유지비용의 절감

- 단기적으로 ITER에 10% 현물투자분에 대한 조달품목의 조달이 가능하고 다른 ITER참여국의 조달품목을 공동 수주할 가능성

- 중장기적으로 ITER에 참여함으로써 첨단 대형구조물 제작능력배양 및 전문 엔지니어링 인력양성의 계기가 되고 핵융합산업은 물론 고급 과학기술분야에 직접적 영향을 미침

- 궁극적으로 미래 핵융합발전소 설계, 건설기술 보유국으로써 핵융합 발전소 시장에 주요 파트너로 참여가능

※ 세계 핵융합발전소 시장규모(2050년)

- 현재 건설비용과 향후 비용 및 수요를 감안하여 극동지역 상업용 핵융합발전소 수요를 약 200기로 산정할 경우, 최소 8,000억달러 시장 형성이 예상

- 설계 및 엔지니어링, 유지 및 부품조달 등 관련산업을 포함할 경우 극동지역에서만 최소 2조억달러 규모가 조성될 것으로 추정

자료: 한국기초과학지원연구원 핵융합개발사업단

○ 사회적 파급효과로는,

- 원천적인 안전성에 근거한 사회적 수용성과 신뢰성을 확보함으로써  국민 신인도를 제고하고, 21세기 국가 에너지 안보 확보

- 파급기술의 상용화와 신산업 창출에 따른 고용창출 유발

※ 파급기술 분야로는 초고온재료, 초전도, 초고진공, 플라즈마, 수소에너지 생산 등으로 2020년부터 연간 약 1조원 이상 투자효과 기대

(자료: 과학기술부․한국과학재단․한국원자력학회, 「국가원자력기술지도-미래유망기술」, 2005.6)

○ 과학 외교적 파급효과

- ITER 등 대형 국제공동프로젝트에 선진국들과 대등한 자격으로 참여하여 국가위상을 제고하고 다른 국제프로젝트에서 주요 파트너로 인정받는 계기

- 장기프로젝트인 ITER참여로 장기프로젝트 운영의 노하우 및 국제프로젝트 운영기법을 습득

- 핵융합에너지 개발 국가로서의 국민의 자긍심 고취

<별첨> 1. 세계 주요국의 핵융합에너지 개발추진현황

1. 유럽연합

□ 핵융합에너지 개발 전략

○ 유럽의 핵융합연구는 science가 아닌 에너지 개발에 초점

- 기본 전략은 ITER(Next Step) ⇒ DEMO ⇒ PROTO 로 가는 전략으로 ‘00년 5월 EURATOM에 제출된 Airaghi Report에 명시

- ITER 건설에서 대용량 전기생산까지 50년을 목표

<유럽의 핵융합에너지 개발 계획>

※ DEMO: Demonstration Power Reactor

※ PROTO: Prototype Commercial Power Plant

○ 하지만 당초의 유럽 핵융합에너지 개발 계획은 유럽의 기상재해 등으로 기존의 핵융합에너지 개발을 앞당기려는 시도로,

- ‘01년 12월 EU 집행부 지시로 영국 총리의 과학보좌관 Sir David King 교수 주도하에 기존의 ITER > DEMO > PROTO 단계의 로드맵 (상용화까지 50년 소요)에서 DEMO와 PROTO 단계를 결합한 “Fast Track(지름길)" 전략을 도출

- 35년 이내 DEMO 실증로에 의한 전기생산을 실증 목표로 설정

○ ‘지름길’ 전략의 주요 내용

- ITER의 건조는 핵융합에너지 개발에 있어 필수적인 단계

․핵융합로의 기술적 타당성과 DEMO 실증로용 블랭킷의 시험

- DEMO와 PROTO 단계를 결합하여 전기생산을 추진

․기술적, 경제적 상용로 로서의 최적화를 목표로 설정하지 않은 단계

- 유럽의 핵융합 연구는 ITER에 필요한 연구개발과 물리연구에 집중

- 핵융합로 재료의 개발은 반드시 필요하고, IFMIF(국제핵융합재료시험시설) 건조를 통해 실험적으로 검증

- 국제협력, 산업체의 역할도 중요한 요소로 인식

○ 유럽연합의 제7차 Framework Program(‘06～’11)의 연구예산(안)은 2,167 백만유로(연평균 : 540 백만 유로)가 계상되어 ‘05년 후반기에 확정 예정(FP 기간 표시는 5년이지만 수행기간은 4개년) 개발 투자 예산

- ITER 사업 수행과 핵융합 상용화 “지름길” 계획(Fast Track) 달성을 위한 Broad Approach 추진에 필요한 재원을 포함하여 핵융합에너지 개발예산을 3배 이상 증액

(단위 : 백만유로)

연구개발 프로그램 기간	5차 Framework Program					6차 Framework Program					계
	1998	2000	2001	2002	소계	2003	2004	2005	2006	소계
투자예산	연평균 197 백만유로				788	연평균 187.5 백만유로				750	1,538

○ 유럽연합(EU) 국가 중 핵융합에너지 개발 주요 국가는 프랑스, 독일, 영국, 이탈리아, 스페인 등 5개국이며 이들 나라는 유럽원자력공동체(EURATOM)의 Framework Program 예산으로 부터 40% 지원 및 각국별 자체 예산 60%를 재원으로 핵융합 예산 편성하여 연구개발 수행

□ 유럽의 핵융합 연구프로그램

○ EU 핵융합장치(JET, Joint European Torus)

- 설치창소 : 영국 컬햄(Culham)연구소

- 세계 최대의 핵융합장치로서 1983년부터 운전되는 토카막 핵융합장치

- 플라즈마 전류 4.8 MA, 플라즈마 구속시간 2.8초 달성

- 자석시스템 : KSTAR TF초전도자석과

프랑스의 ToreSupra

동일한 모양(D자형)의 구리자석 사용

○ Tore-Supra 토카막 장치

- 설치장소 : 프랑스 CEA 연구소

- 1988년 운전을 시작한 중형 토카막

장치로서 RF 가열방식에 의한 1MA플라즈마 전류를 2분간 유지 달성

- 자석시스템 : TF자석은 초전도자석 사용

○ W7-X 초전도 핵융합장치 (스텔러레이터형)

- 설치장소: 독일 막스플랑크(Max-Planck) 플라즈마연구소

- 2010년 완공을 목표로 건설 중인 초전도핵융합장치로서 토카막 형태가 아닌 스텔러레이터(stellerator)형 핵융합장치로서 펄스 운전이 아닌 연속 운전을 위한 장치이며 플라즈마 전류가 없음.

독일의 W7X용 초전도자석

- 자석시스템

․70개의 3차원형태의 NbTi 초전도선재로 제작한 초전도자석 사용

․냉각은 KSTAR와 동일하게 초임계 헬륨을 사용한 냉각방식 채택

․3차원 형상 제작이 가능하도록 초전도체 외부 자켓을 알루미늄으로 제작

2. 일본

□ 핵융합에너지 개발 전략

○ 일본의 핵융합연구의 목적은 기초연구가 아닌 핵융합 발전에 의한 전기생산이며 유럽과 다른 점이 있다면 유럽이 중소기업을 중심으로 컨소시움을 구성 필요에 의해 각 기업을 연합하여 R&D를 추진하는 것에 비해 일본은 대기업이 직접참여 관련 중소기업들과 연계하여 추진

○ 일본의 핵융합에너지 개발 로드맵

- 환경 및 에너지 문제해결을 위해 Fast-track 접근이 필요한 것으로 인식하여 3단계의 계획

- 1단계에서는 JT-60U 장치를 이용한 플라즈마 밀폐연구

- 2단계에서는 ITER 건조·운영을 통한 장치기술과 점화 플라즈마 연구

- 3단계에서는 Proto-type Reactor 건조·운영을 통한 전기생산 실증

․이를 위한 핵융합로 공학기술은 1, 2단계에서 개발

<일본의 핵융합에너지 개발계획>

○ 일본의 핵융합에너지 개발 투자 예산

(단위 : 백만엔)

일본 회계연도	2001	2002	2003	2004	2005	계
정부예산	23,044	14,641	13,823	12,192	11,922	75,922

※ 상기 예산액은 인건비, 간접경비 등을 제외한 금액

※ 일본의 회계연도 : (2005 회계연도 : 2005. 4. 1 ～ 2006. 3. 31)

- ‘01 회계연도 이후 예산규모는 ITER 사업의 착수 지연으로 감소하였고, ’06 회계연도 예산은 ITER 유치를 포기함에 따라 예산 규모의 재산정이 진행 중이나 큰 폭 증가 예상

□ 일본의 핵융합 연구프로그램

○ LHD 초전도 핵융합장치

- 설치장소 : 일본 나고야 소재 국립핵융합과학연구소(NIFS)

- 1998년 운전을 시작한 토카막 방식이 아닌 헬리컬 방식의 핵융합장치

- 자석시스템

․모든 자석을 NbTi 초전도선재로 제작한 초전도자석 사용

․헬리컬 코일은 한 쌍의 코일이 나선형으로 서로 꼬여있으며 액체헬륨에 잠겨서 운전되고 원형의 PF자석은 KSTAR와 유사한 초임계 헬륨 사용

일본의 LHD 장치

3. 미국

□ 핵융합에너지 개발 전략

○ ITER 건설이 진행에 따라 미국의 DEMO 실증로 운전에 의한 전력생산을 35년 이내에 달성

- 핵융합의 기술적·과학적인 문제점, 경제성, 위험관리, 요소 기술 간의 연계성, 환경에의 영향 등을 검토, 35년 이내의 핵융합 발전의 실현에 필요한 주요 마일스톤, 필요 정책, 연구 설비 및 소요 경비 등을 검토하여 계획 수립

- 플라즈마 물리에 있어서의 기술 발전과 함께 핵융합로 재료 등 공학기술에 대한 연구의 중요성 강조

○ 미국의 핵융합에너지 개발 로드맵

- 자기핵융합(MFE)/관성핵융합(IFE)에 대한 형상 개념은 2010년 전후에 결정

- 점화 플라즈마 실험을 2015까지 진행하고 재료개발은 2016년 IFMIF를 이용

- 2019년 핵융합 상용화를 위한 공학기술의 실증 추진

- 2037년 DEMO 실증로에 의한 시범 상용송전 달성

< 미국의 핵융합에너지 개발 계획>

○ 미국의 핵융합에너지 개발 투자 예산

- 장기계획 예산

․시범핵융합발전소(DEMO) 건설(2037년): 총 사업비 240억달러

(약 24조원) 예상

- 최근 예산

(단위 : 백만불)

미국 회계연도	2001	2002	2003	2004	2005	계
정부예산	248.5	247.5	240.7	262.0	273.9	1,272.6

※ 미국의 회계연도 : (2005 회계연도 : 2004. 10. 1 ～ 2005. 9. 31)

․2004 회계연도 이후 ITER 사업 관련 예산이 반영되어 핵융합연구 투자예산이 증가하는 추세

․2006 회계연도 정부예산안은 290.6백만 달러(ITER 예산 55 백만 달러 별도)로 미국 상․하원에서 심의 진행 중

․향후 계획(FY07= 355 백만달러, FY08= 369 백만달러, FY09= 384 백만달러 예상)도 증가 추세

□ 미국의 핵융합 연구프로그램

○ TFTR 토카막 장치

- 설치장소 : 프린스턴대학교 플라즈마 물리연구소(PPPL)

- 1982년 운전을 시작한 거대 토카막형 핵융합장치로서 1990년대까지 운전되었으며 현재는 폐쇄

- 자석시스템 : 구리자석

○ NSTX 토카막 장치

- 설치장소 : 프린스턴대학교 플라즈마 물리연구소(PPPL)

- 1999년 운전을 시작한 도우넛 모양이 아닌 구모양(Spherical) 토카막형 핵융합장치으로 플라즈마 전류 1MA, 플라즈마 운전시간 1.5초 달성

미국의 NSTX 장치

- 자석시스템 : 구리자석

4. 러시아

□ 1951년 구소련의 물리학자 안드레이 사하로프와 이고르 탐이 토카막(TOKAMAK; 러시아로 도넛 모양의 자기 핵융합 실험장치) 장치를 최초 설계 이후 세계 핵융합 연구의 주요 국가로 참여

○ 미국과 마찬가지로 2차 세계대전 이후 핵융합 연구를 수소폭탄 개발의 일환으로 비밀연구로 추진

- 1958년 스위스 제네바에서 열린 “원자력의 평화적 이용(Atoms for Peace)”회의에서 핵융합 연구결과가 비밀 해제된 이후부터 러시아는 서방세계와 핵융합 연구결과를 교류하며 핵융합이론 연구 및 실험에서 전세계 핵융합 프로그램 주도

○ 특히, T-3 토카막의 성공적인 실험 결과는 토카막을 핵융합 실험의 주장치로 채택하게 하였고, 이후 전세계 대부분의 핵융합 연구는 토카막을 중심으로 수행되었고 러시아는 ITER 프로젝트를 탄생시키는데 결정적인 역할

□ 하지만 ’80년대 말 구소련의 몰락으로 러시아 핵융합 연구는 재정적 타격은 물론 대부분의 핵융합 장치들은 폐쇄를 경험하였고 연구자들 상당수가 유럽, 미국, 일본 등으로 연구현장을 이동

- 러시아는 지속적으로 ITER 과제에 참여하여 2001년 ITER 설계를 성공적으로 종료시키는데 일익 담당

□ 러시아의 주요 핵융합 연구기관은 2개의 연구소로 집약

- 러시아 핵융합연구(핵융합 실험 및 이론 연구)의 중심 기관인 모스크바 소재 Kurchatov 연구소(한국과의 연구관계는 1997년 기초(연)과 첨단 초전도 토카막 설계 및 제작에 관한 연구개발에 대하여 MOU를 교환)

- 핵융합 엔지니어링 주심기관인 생 페테르부르그 소재 에프레모프 (Efremov) 연구소 임.

5. 중국

□ 중국은 21세기 산업화된 중국의 에너지 수요와 중국이 방출하는 온실가스의 배출량(OECD 유럽과 대등한 수준)을 고려할 때,

○ 기후 변화 조약 등으로 선진국내에서의 온실가스 배출 규제 움직임과 향후 예측되는 경제적 불이익 등을 면하기 위한 대응수단으로 대용량 청정에너지원의 확보가 지속가능한 발전에 필수적이므로 2003년 1월 ITER 가입 의사 표명

○ 중국은 현재 중소형 상전도 토카막 HL-1M을 서남물리연구소(성도)에서 운영 및 실험을 진행하고 있고, 독일 Max-Planck 플라즈마 물리연구소에서 들여온 중형 ASDEX 토카막을 새롭게 개조하여 2002년 12월부터 가동

○ 또한 중국 핵융합 연구의 대표적인 연구소인 중국과학원(하북) 플라즈마 물리연구소에서는 러시아 초전도(전자석의 일부만 초전도 자석) 토카막인 T-7 토카막을 개조한 중소형 HT-7 초전도 토카막을 운영

- 중국과학원 플라즈마 물리 연구소에서는 모든 전자석이 초전도 자석인 중형 초전도 토카막 HT-7U(EAST로 개칭)를 설계 제작 중에 있으며 장치 조립완성은 2006년으로 예상

□ 중국은 토카막 연구 외에도 서남 물리연구소에서 핵융합 발전소의 핵심 부품인 (Liquid Metal) Blanket 연구를 수행하고, 차세대 원자로와 핵융합 발전로를 결합한 Fusion-Fission Hybrid Reactor에 대한 종합적인 Design 연구도 병행하고 있음.

□ 중국에서 가동 중인 3개의 중소형 토카막을 운영하는 물리학자와 기술자들은 대부분이 약 10년간 일본 원자력 연구소에 파견되어 일본 핵융합 실험에 참여한 경험과 지식을 바탕으로 장치를 가동 및 독자적인 실험을 수행

6. 인도

□ 인도는 1970년대 구자라트주의 암다바드에 소재한 Physical Research Laboratory에서 작은 규모의 기초 플라즈마연구를 시작함으로 관련 연구를 시작

- 1980년에 인도의 과학기술부에서 본격적인 플라즈마 물리연구 프로그램을 시작하도록 허가하여 ADITYA라는 작은 규모의 토카막을 설계하기 시작

- 1986년 플라즈마물리연구소 (Institute of Plasma Research)라고 개칭하고 ADITYA의 시운전을 시작. 한편 Saha 핵물리연구소에서도 SINP라는 작은 토카막을 일본의 도시바사에서 구매하여 설치하고 연구를 시작

- 1992년 인도 과학기술부가 주관하던 핵융합 관련 연구 프로그램이 인도의 원자력부 주관으로 이관

- 1995년 Steady-State Tokamak-1 (SST-1) 프로젝트를 시작하도록 허가하여 설계를 시작

- 2005년 조립을 완료하고 시운전에 착수함. 또한 ITER 가입을 적극 추진하는 등 핵융합 연구를 본격화하며 미래 에너지 기술의 개발에 적극적

<별첨> 2. KSTAR와 ITER 사업추진 현황

1. KSTAR 사업의 추진 현황

1) 사업목표

◈ 2007년 까지 세계 최초로 토카막 장치 전체가 초전도자석으로 구동되는「차세대초전도핵융합연구장치(KSTAR)」를 국내기술로 개발․제작

⇒ 장치 완공후 2015년 경『국제핵융합실험로(ITER)』장치건설 완성시까지 Pilot Plant 역할 수행을 통한 핵융합 선도국 위치 확보

※ KSTAR(한국의 태양) : Korea Superconducting Tokamak Advanced Research

○ KSTAR는 초전도 전자석에서 만들어지는 평균 3만Gauss(지구자장의 약10만배)의 자기장으로 1억도 이상의 플라즈마를 밀폐, 가열하여 수백초 동안 유지하는 세계최초로 모든 전자석들을 ITER와 같은 초전도선재(전자석을 구성하는 전선재료)를 사용하는 초전도 토카막을 건설 및 운영하는 프로젝트

- KSTAR는 ITER건설 전에 가동예정인 세계 유일의 중협급 초전도 토카막 핵융합 장치(ITER의 1/3크기의 축소판)

- KSTAR 운영으로 예상되는 위험요소를 사전 점검할 수 있고 운영단계에서도 예비실험을 하여 ITER운영시 발생하는 위험요소를 점검하는 기능, 운영경비를 최소화하는 역량을 가진 장치의 역할을 담당

- ITER과의 공조관계를 통해 핵융합 연구수준을 세계 정상급 수준으로 향상시키게 되어 ITER종료시점에 핵융합 상업용 발전소의 건설, 운영, 해체까지의 전과정에 대한 자체 기술력을 보유한 핵융합 발전소 핵심기술 보유국으로 부상할 것

○ KSTAR가 성공하기 위해 초전도 토카막의 성공적 건설, 운영에 필요한 실질적 핵융합 인적자원의 확보 및 ITER과의 유기적 공조체계 구축이 필요

2) 사업개요

○ 사업기간 : 1995. 12. 28 ~ 2007.  8. 31 (11년 8개월)

○ 총사업비 : 3,090억원 (2005사업까지 2,519억원 투자)

- 정부 : 2,103억원, 원자력기금 : 564억원, 민간 등 : 423억원

3) 주요 추진실적

가) KSTAR 장치개발 공정율 : 87.0% 달성 (’05. 8월말 현재)

나) 주요 장치개발 추진실적 및 현황

○ 장치 기본설계 및 공학설계 완료 (’95∼’98)

- 초전도 기술을 응용한 핵융합 과학 연구의 세계적 선도장치로 설계되어 세계적인 전문가단에 의한 검증 완료

○ 핵융합장치 제작기술능력 확보를 위한 분야별 기반기술 R&D 완료 (’98∼’02)

- 초전도자석 자체기술 개발, 초전도 종합시험시설(SSTF) 완공 및 분야별 장치 제작기술 확보

○ KSTAR 토카막 장치 제작 (’02∼현재)

- 초고진공용기(10-8Torr) 및 극저온용기(10-5Torr) 등 대형구조물 제작완료 및  조립․설치(현대중공업)

- TF 및 PF 초전도자석 개발․제작 (기초연, 고려제강, 넥상스코리아)

∙TF00 초전도자석 성능시험(초전도 전이달성 및 대전류 인가시험) 및 국외 전문가 평가․검증을 통해 자석의 우수성 입증('03. 8)

- TF 및 PF 초전도자석 구조물 제작 진행(두산중공업)

- 대전류 전원 공급장치 제작(포스콘, 포항공대)

- 통합운전 제어장치 개발․제작(기초연)

- 초기 가동용 부대장치(가열․진단장치) 개발․제작 (원자력연, 포항공대, 포스콘)

○ KSTAR 주장치 조립․설치 진행 (’05.8월말 : 35%)

- 대형 진공용기,저온용기 및 TF초전도자석 완제품(6세트) 조립․설치 완료

○ 품질보증(QA/QC)을 기반으로 하는 KSTAR 종합사업관리체계 구축 (’05.1)

○ KSTAR 종합 시운전 및 초기 운전계획 수립 (’05.4)

※ KSTAR장치의 국제적 우수성을 바탕으로 ITER 참여 결정 (’03.6)

․ITER 법률 및 기술실사단이 국내 R&D능력 및 기업체 산업능력을 점검 후 ITER 참여국 만장일치로 ITER 가입 승인

4) 향후 추진계획

○ KSTAR 토카막 장치 제작 및 조립․설치 완료(’07 상반기)

○  초기 장치가동에 필요한 부대장치 제작 및 부품 개발․제작

- 진단 및 통합운전․제어장치, 가열장치 개발․제작

○ 이용자그룹 육성 및 장치가동을 위한 시운전(Commissioning) 추진

- 이용자육성 프로그램 시범운영 및 운영체계 확립

- 장치 시운전 및 운영 세부계획 확립

○ 미국, 일본, EU와 KSTAR 부대장치 공동개발 및 국제 공동운영

○1995년 12월 국가핵융합 연구개발사업으로 출발

2. ITER 사업 추진 현황

1) 사업개요

	≪ ITER 프로젝트 ≫
태양에너지의 발생원리와 같은 핵융합 發電의 가능성을 기술적으로 실증하기 위한 대형 국제공동연구장치 건설사업 ※ ITER : International Thermonuclear Experimental Reactor(라틴어 “길”)

□ ITER 프로젝트는 50년간의 핵융합 연구의 집대성이자 향후 실행될 30년간의 마지막 실험단계를 마치면 실용화로 접어들 차세대 에너지원을 확보하는 매우 중요한 프로젝트

○ 사업목표 : 열출력 500MW(한국형 표준원전의 1/6 규모)

핵융합실험로 건설

○ 참 여 국 : 한국, 미국, EU, 일본, 러시아, 중국

○ 사업기간 : 10년간 건설(‘06년 착공), 20년간 운영, 5년간 해체

○ 사업비 : 건설비 약 50억불(3,567.7 kIUA), 운영기간 60억달러, 폐쇄비용

- 우리나라는 최소 참여조건인 건설비 10% 분담(약 5억불)

※ kIUA  : kilo ITER Unit of Accounts, 1 kIUA = 1.44 M$(‘03년말 기준)

○ 건설지 : 프랑스 카다라쉬

2) 추진경위

○ ’85년	미․소 정상회담에서 “핵융합 연구개발 공동성명” 채택

○ ’88.  4	IAEA 산하에 ITER Council을 구성

○ ’90. 12	ITER 개념설계 완료

○ ’95. 12 ITER 가입을 목표로 한 국가핵융합연구개발 기본계획 수립(국가핵융합연구개발 위원회)

○ ’98.  7	ITER 공학설계(700MW급) 완료

○ ’01.  7	ITER 공학설계 보정(500MW급) 완료

○ ’02. 11 ITER 가입 관련 정부간 사전협의(EU, 러시아, 일본 등)

○ ’02. 12 ITER 회원국가들에게 참여의향서(Letter of Interest) 전달(과기부 장관 명의)

○ ’03.  1	미국 재참여(’98 탈퇴), 중국 참여

○ ’03.  4～5  ITER 기술/법률자문단 방한하여 한국의 ITER 참여능력 조사 및 참여절차 협의

○ ’03.  5	제12회 국과위에서 ITER 참여 방침 확정

○ ’03.  6	한국 ITER 참여(제12차 국과위에서 참여 결정(’03.5월))

○ ’03. 12 ITER 장관급회의(워싱턴)에서 부지 선정 결렬

○ ’05. 6.28 ITER 장관급회의(모스크바)에서 부지 결정

※ 최종 부지 : 프랑스 카다라쉬

3) ITER 건설비 분담규모

○ ITER 총 건설비용(전체 규모) 및 분담규모 : 약 50억 달러

50% (비유치국, 각 10% 분담)

50%(유치국)

한국       러시아      미국         일본        중국           EU

○ 한국의 분담액 : 총 장치건설 비용의 10%분담(약5억달러)

구 분		소요비용			구성비율
		(kIUA)	(US M$)
현물조달분		270.38		389.3		75.8%
현금조달분	건설직접비	31.69		45.6		8.9%
	R&D수행	7.00		10.1		2.0%
	전문인력활용	27.00		38.9		7.5%
	지원인력활용	20.70		29.8		5.8%
	소 계	86.39		124.4		24.2%
합 계		356.77		513.7		100.0%

※국내 ITER사업수행을 위한 필수R&D, 기술관리비용, 국내전담기구(Domestic Agency) 운영비용 등 국내사업 수행비용은 별도

4) 주요 추진현황

○ ITER 프로젝트 한국사무국 운영규정 제정(과기부 훈령 제160호) 및 임시전담팀 운영(’04. 8)

○ ITER 참여국간 국제협상 및 핵융합 기술협력 추진

- ITER 부지선정관련 회의 및 6자 고위급 회의

- 한․일 핵융합협력협정 체결완료 및 한․EU 핵융합협력협정 체결추진

- ITER 최종 건설부지 프랑스 카다라쉬로 결정 (모스크바 장관급 회의, ’05. 6. 28)

- 국내 ITER 장치제작을 위한 연구개발 및 기술여건 구축

․ITER 국제팀 요청 ITA Task 수행(8건의 협약 체결)

※ ITA (ITER Transitional Arrangements) : ITER 국제기구 발족 이전까지 운영되는 과도기적 ITER 이행 체제로서 아국은 ‘03. 6월부터 참여

○ ITER 국제팀(연구소) 전문인력 파견

- ITER 국제팀(일본․독일) 각 1명 파견(’05.3월, 6월)

5) 향후 추진계획

○ 한국 할당 조달품목의 차질없는 제작‧납품

○ ITER R&D 및 품질관리

○ ITER 국내 전담기구(Domestic Agency) 운영 및 조달체계 구축

○ ITER 협상 주도적 참여를 통한 한국 입장 적극 반영

○ 핵융합 발전소 건설 원천 핵심 공학기술 확보 추진

<별첨> 3. 세계 핵융합관련 연구기관 운영현황

국 명	연구기관명	설립년도	인력(명)	비 고
미 국	프린스턴 플라즈마 물리연구소 (PPPL, Princeton Plasma Physics Laboratory)	1951	약 450명 (연구기술인력 약 340명)	․플라즈마․핵융합관련 국가 공동연구센터 역할수행 ․NSTX, TFTR 핵융합 연구장치 운영 ․ITER 미국측 DA 역할 수행
	GA(General Atomics)	1955	약 210명 (핵융합그룹 연구기술인력)	․Fusion Group이 조직되어 DⅢD 핵융합 연구장치 운영
	MIT대 Plasma Science & Fusion Center	1976	약 210명(연구기술인력)	․Alcator C-Mod 토카막장치 운영
	Oak Ridge National Laboratory	1947	약 3,800명(연구소 총 인원) (연구기술인력 1,500명)	․핵융합관련 연구부서 설치(Energy & Engineering Science Directorate산하 Fusion Energy Division 설치) ․연구소 총예산 10억달러
일 본	JAERI Naka 핵융합연구소	1956	약 2,350명 (핵융합분야 약 330명)	․JT-60 핵융합 연구 장치 운영 ․2000년 연구소 총예산 약 1,209억엔 ․ITER 일본측 DA 역할 수행
	국립핵융합과학연구소(NIFS)	1989	약 250명 (핵융합 분야 인력)	․LHD(대형 헬리컬 핵융합연구장치)운영 ․여러 대학소속 연구 기관들을 통합․설립 ․2000년 연구소 총예산 약 1,800억엔

국명		연구기관명	설립년도	인력(명)	비 고
EU	영국	컬햄연구소(Culham)	1960	약 1,600명	․EU 토카막 핵융합연구장치(JET) 설치
	독일	막스플랑크 플라즈마 물리연구소	1960	약 1,000명	․ASDEX 핵융합연구장치 운영
	프랑스	까다라쉬연구소(CEA)	1959	약 4,000명 (핵융합분야 약 300명)	․Tore Supra 핵융합 연구장치 운영
	이태리	CONSORZIO RFX	1958	약 149명	․RFX 핵융합 연구장치운영
	스페인	Research Centre for Energy, Environment and Technology (CIEMAT)	1951	핵융합관련 연구기술인력 약 165명	․핵융합관련 국제공동 연구를 위한 활동수행 ․Fusion and Elementary Particles Department 운영
	스위스	플라즈마 물리연구센터(CRPP)	1961	약 100명	․국내 핵융합 연구의 중심역할 수행
러시아		Kurchatov 연구소	1943	약 760명 (핵융합분야 인원)	․연구소 산하 핵융합 관련 연구센터 (Nuclear Fusion Institute) 운영
		Efremov 연구소	1945	약 300명 (핵융합분야 인원)	․연구소 산하 핵융합 관련 연구센터 (The Scientific Technical Centre SINTEZ) 운영
중국		Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences (ASIPP)	1978	약 510명 (연구기술인력 약 430명)	․HT-7 핵융합 연구 장치 운영중 ․HT-7U(EAST로 개명) 2006년 가동예정