핵융합 스타트업, 국립연구소와 손잡다

핵융합 발전소가 처음 이론화된 건 1960년대다. 그로부터 60년이 지난 지금, 한 스타트업이 그 꿈을 현실로 바꾸겠다며 국가 연구소의 특허 200개를 사들였다.

무슨 일이 일어났나

핵융합 스타트업 Inertia Enterprises는 지난주 미국 캘리포니아 로렌스 리버모어 국립연구소(LLNL)와 3건의 협정을 체결했다고 밝혔다. 전략적 파트너십 2건과 공동 연구개발 협약 1건이다. 두 기관은 차세대 레이저 기술 개발과 핵융합 연료 타겟 성능 개선에 함께 나서기로 했으며, Inertia는 연구소로부터 특허 약 200건을 라이선스받는다.

Inertia는 올해 2월 4억 5,000만 달러(약 6,200억 원)의 시리즈 A 투자를 유치하며 핵융합 업계에 혜성처럼 등장했다. 업계에서 가장 많은 자본을 확보한 스타트업 중 하나다. 회사의 공동창업자이자 수석과학자인 애니 크리처(Annie Kritcher)는 LLNL의 국립점화시설(NIF)에서 2022년 핵융합 과학적 손익분기점 달성을 이끈 실험을 직접 설계한 인물이다. 같은 해 통과된 CHIPS and Science Act가 그녀가 연구소 직위를 유지하면서도 창업할 수 있는 법적 근거를 마련해줬다.

'점화'에서 '발전소'까지, 얼마나 먼 길인가

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LLNL의 NIF는 현재까지 인류가 달성한 유일한 통제 핵융합 반응 성공 사례다. 192개의 레이저 빔이 거대한 진공 챔버 안에서 금으로 만든 작은 원통(홀라움)에 집중되면, 그 안의 다이아몬드 코팅 연료 펠릿이 압축되며 핵융합이 일어난다. 투입한 에너지보다 더 많은 에너지를 얻는 데 성공한 건 맞다. 하지만 상용 발전소가 되려면 이 반응이 1초에 수 차례 반복되어야 한다.

현재 NIF의 레이저는 1980년대 기술 기반이다. Inertia를 비롯한 Xcimer, Focused Energy, First Light 등 여러 스타트업이 더 효율적인 차세대 레이저로 이 간극을 메우려 한다. 레이저 효율이 높아지면 점화에 필요한 에너지가 줄고, 그만큼 각 반응에서 순이익을 내는 에너지를 뽑아내기가 쉬워진다.

한국은 어디쯤 있나

핵융합 경쟁에서 한국은 낯선 이름이 아니다. 한국핵융합에너지연구원(KFE)이 운영하는 KSTAR는 2024년 초전도 토카막 방식으로 플라즈마를 48초 유지하는 세계 기록을 세웠다. 다만 KSTAR는 자기장 방식(자기 가둠)을 사용하는 반면, Inertia와 LLNL이 추구하는 방식은 레이저로 연료를 압축하는 '관성 가둠' 방식이다. 두 접근법은 기술적으로 다르지만, 결국 같은 목표를 향해 다른 경로로 달리는 경쟁이다.

상용 핵융합 발전이 현실화되면 에너지 수입 의존도가 높은 한국에는 구조적 변화가 불가피하다. 한국전력, 두산에너빌리티, 현대건설 등 대형 에너지·건설 기업들이 핵융합 밸류체인에 어떻게 편입될지는 아직 열린 질문이다. 삼성의 반도체 레이저 기술이 핵융합 레이저 개발에 접점을 가질 수 있다는 분석도 나온다.