일본 정부가 선택한 헬리컬 핵융합, 2030년대 발전 실증 가능할까

한 줄 요약

일본 경제산업성이 Helical Fusion을 2030년대 핵융합 발전 실증을 위한 지원 프로그램의 조건부 선정 기업으로 포함하면서, 헬리컬·스텔러레이터 방식이 상용화 경쟁의 한 축으로 부상하고 있다.

 

일본이 선택한 또 하나의 핵융합 방식

핵융합 장치를 떠올리면 도넛 모양의 토카막을 먼저 생각하기 쉽다. 실제로 ITER와 한국의 KSTAR를 비롯해 세계 주요 핵융합 장치 상당수가 토카막 방식이다.

하지만 일본의 Helical Fusion은 조금 다른 길을 택하고 있다. 이 회사가 개발하는 장치는 ‘헬리컬 스텔러레이터’ 방식이다. 외부에 설치된 나선형 코일로 플라즈마를 가두기 때문에, 토카막처럼 플라즈마 자체에 강한 전류를 흘려 자기장을 만드는 방식과 구조가 다르다.

일본 정부의 조건부 선정

Helical Fusion은 2026년 9월 일본 경제산업성의 핵융합 발전 실증 지원 프로그램에 조건부 선정됐다고 발표했다. 이 사업은 민간 기업들이 2030년대 핵융합 발전 실증에 도전할 수 있도록 지원하는 국가 프로젝트다. 전체 선정 사업자에게 2029년 2월까지 약 600억 엔 규모의 보조금이 배정될 예정이지만, 이 금액이 Helical Fusion 한 곳에 모두 지급되는 것은 아니다. World Nuclear News 보도

조건부 선정이라는 표현도 중요하다. 최종 선정과 구체적인 지원 금액은 앞으로 정해질 예정이며, 프로젝트가 자동으로 건설 허가나 발전소 운영 허가를 받은 것은 아니다.

헬리컬 방식의 장점은 무엇인가

토카막은 플라즈마 전류를 이용해 자기장을 만들기 때문에 짧은 펄스 운전이나 플라즈마 불안정성 문제가 중요한 과제가 된다. 반면 스텔러레이터는 외부 코일이 자기장 구조를 만들어 플라즈마 전류에 대한 의존도를 낮출 수 있다.

이론적으로는 장시간 연속 운전에 유리하고, 플라즈마 전류가 갑자기 무너지는 형태의 불안정성을 줄일 가능성이 있다. 다만 복잡한 3차원 코일을 정밀하게 제작해야 하며, 장치 구조와 제조 비용이 커질 수 있다는 부담도 있다.

Helical Fusion은 고온초전도 자석과 액체금속 블랭킷·다이버터 시스템을 핵심 기술로 개발하고 있다. 회사의 계획에 따르면 2030년 전후로 통합 실증 장치인 Helix HARUKA를 구축하고, 2030년대에는 발전 실증 장치 Helix KANATA로 이어갈 계획이다. Helical Fusion의 Helix 프로그램

발전 실증의 기준을 세 가지로 제시하다

Helical Fusion은 단순히 한 번 전기를 생산하는 것을 넘어, ‘실용적 발전’의 조건으로 세 가지를 제시한다. 외부에 공급할 수 있는 순전력, 안정적인 정상 상태 운전, 그리고 짧은 정비 기간과 높은 유지보수성을 갖추는 것이다.

이 기준은 핵융합 산업이 단순한 과학 실험을 넘어 발전소 운영 기술로 이동하고 있음을 보여준다. 플라즈마가 잠시 만들어��다는 사실보다, 전기를 꾸준히 생산하고 장치를 반복적으로 운전할 수 있는지가 더 중요해지고 있는 셈이다.

아직은 장기 계획이다

다만 2030년대 발전 실증 목표는 기업의 계획이자 정책 목표다. 현재 헬리컬 방식이 상용 발전소에서 필요한 에너지 증배율과 운전 신뢰성을 이미 입증했다는 뜻은 아니다.

고온초전도 자석, 블랭킷, 열 배출, 연료 공급, 재료 내구성 등 여러 핵심 기술을 통합해야 하며, 이 가운데 하나라도 예상보다 늦어지면 일정은 바뀔 수 있다. 이번 조건부 선정은 최종 결과라기보다 일본 정부가 민간 주도 핵융합 개발에 본격적으로 자금을 투입하기 시작했다는 신호로 보는 편이 정확하다.

내 함의 / 시사점

이번 뉴스에서 가장 눈여겨볼 부분은 일본이 특정 핵융합 방식 하나에만 집중하지 않고, 토카막·헬리컬·레이저 등 여러 접근법을 동시에 지원한다는 점이다.

핵융합은 아직 정답이 확정된 분야가 아니다. 토카막이 가장 많은 실험 데이터를 축적했지만, 장시간 운전과 유지보수에서 다른 방식이 장점을 보일 가능성도 있다. 헬리컬 방식이 성공한다면 핵융합로의 경쟁 구도는 “누가 더 뜨거운 플라즈마를 만드나”에서 “누가 더 오래, 안정적으로, 정비 가능한 장치를 운영하나”로 바뀔 수 있다.

한국 입장에서도 의미가 있다. KSTAR와 ITER 중심의 공공 연구뿐 아니라, 민간 기업과 정부 지원이 결합한 실증 모델을 어떻게 만들 것인지 고민할 시점이다.

불확실성과 체크포인트

• Helical Fusion은 아직 조건부 선정 단계다.
• 약 600억 엔은 여러 선정 사업자에 배정되는 전체 지원 규모다.
• Helix HARUKA와 Helix KANATA는 회사의 개발 계획이지 완공이 보장된 장치는 아니다.
• 헬리컬 방식은 장시간 운전에 유리할 수 있지만, 복잡한 코일 제작과 비용 문제가 남아 있다.
• 순전력, 연속 운전, 유지보수성을 실제 장치에서 모두 증명해야 한다.
• 최종 지원 금액과 정부의 후속 심사 결과를 확인해야 한다.