일본이 2030년대 후반 상업용 핵융합 발전 실현을 목표로 민간 주도의 대형 프로젝트 ‘FAST(Fusion by Advanced Superconducting Tokamak)’를 공식 출범했다. 이 프로젝트는 고온 초전도 토카막 기술을 바탕으로 중수소-삼중수소(D-T) 반응의 실증과 에너지 변환 시스템, 연료 사이클 전반을 검증하는 것을 핵심 목표로 한다.
세계 최대 실험용 핵융합 장치인 JT-60SA를 보유한 일본은 이번 FAST 프로젝트를 통해 연구 수준의 실험을 넘어 상업화 가능성을 타진하는 단계로 본격 진입했다. 일본 정부는 산업계, 학계, 연구기관과 함께 미국, 영국, 캐나다 등과의 국제 협력을 병행하며, 세계적인 연구 생태계를 구축한다는 구상이다.
FAST 프로젝트 매니저 니시무라 미키는 “이번 프로젝트는 단순한 기초 연구가 아닌, 실질적인 전력 생산을 목적으로 한 실용형 통합 시스템”이라고 설명했다. FAST는 고온 초전도 기술을 적용한 저종횡비 구조의 토카막 장치를 중심으로, 삼중수소 연료 운용 및 사이클 기술을 통합하는 방식으로 상업용 핵융합 발전소의 기술적 기초를 마련할 계획이다.
기존의 핵융합 실험이 중수소-중수소 반응(D-D)에 집중된 것과 달리, FAST는 실제 발전소에서 사용할 중수소-삼중수소(D-T) 반응을 본격적으로 실증한다. 삼중수소 연료를 직접 다루는 동시에, 연료 공급·회수·재처리 등 사이클 전체에 걸친 기술 통합을 추진함으로써 실용화에 필요한 문턱을 낮춘다.
프로젝트는 단계별 로드맵에 따라 2025년까지 개념 설계를 마무리하고 부지 선정에 착수한다. 이후 2028년까지 핵심 장비 개발과 엔지니어링 설계를 완료하고, 2030년부터 본격적인 건설에 돌입해 2035년까지 첫 플라즈마 점화를 목표로 한다. 핵융합 전력 실증은 2030년대 후반을 전망하고 있다.
특히 FAST는 민간 기업 중심의 참여 구조가 핵심 특징이다. 일본 주요 에너지 및 기술 기업들이 주도권을 쥐고, 국립 연구소 및 대학은 기술 협력과 연구 지원에 나선다. 이와 함께 일본은 ITER와 JT-60SA 개발을 통해 축적한 초전도 자석, 자이로트론, 중성입자빔 인젝터(NBI) 등의 기술과 공급망 역량을 전략적으로 투입해 프로젝트 추진력을 높일 방침이다.
FAST는 소형·고효율 구조를 채택해 건설 기간 단축과 비용 절감 효과도 노리고 있다. 이는 향후 DEMO 장치와 핵융합 파일럿 플랜트(FPP) 구축에 있어서도 중요한 기반이 될 것으로 기대된다.
현재 프로젝트는 개념 설계 구체화 작업과 함께 업계 파트너와의 기술 협력 확대, 부지 확보를 위한 논의도 병행되고 있다. 니시무라 매니저는 “기술적 난관은 불가피하지만, 글로벌 협력 생태계를 통해 상업적 핵융합 시대의 문을 여는 데 기여할 것”이라며 “FAST는 일본이 주도하되 국제사회와 함께하는 미래 에너지 전환의 대표 모델이 될 것”이라고 밝혔다.
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