Pacific Fusion은 핵융합 반응 자체를 수행하는 시설을 가동할 수 있을 만큼 충분한 에너지를 생산하는 것이라는, 핵융합을 상업용 전력원으로 전환하는 데 놓인 주요 실질적 장애물 가운데 하나를 넘어서기 위한 단계로 뉴멕시코주 앨버커키에 실험 시설 건설을 시작했다.
이 회사는 이 목표를 ‘시설 순이득’(net facility gain)이라고 부르며, 2030년까지 달성할 계획이다. 이는 개별 핵융합 반응이 연료가 흡수한 에너지보다 더 많은 에너지를 생산했다는 것을 입증하는 것과는 다르다. 이 단계에서는 장비와 시설 전체의 에너지 소비를 계산해야 하기 때문이다. 기사에 따르면 지금까지 어떤 장치나 실험도 이 수준을 달성하지 못했다. 다만 국립점화시설(National Ignition Facility)은 제어된 핵융합 반응이 연료가 소비한 에너지를 초과하는 에너지를 생산할 수 있다는 점을 입증했지만, 여전히 시설 자체를 자립적으로 가동하는 수준에는 크게 미치지 못한다.
Pacific Fusion은 어떤 방식으로 접근법을 시험할 것인가?
이 회사는 매우 강력하고 정밀하게 조정된 전기 펄스를 이용해 연필 지우개 정도 크기의 연료 표적 주변에 자기장을 형성한 다음, 연료 원자들이 융합할 정도까지 이를 압축한다. 실험 시설에는 펄스 생성 장치 156개가 들어간다. 각 장치는 32개의 원형 단계로 구성되며, 각 단계는 10개의 더 작은 장치로 이루어진다. 각각의 소형 장치에는 에너지를 저장하는 축전기 2개와 에너지를 방출하는 스위치 1개가 포함된다.
Pacific Fusion은 올해 초 펄스 장치의 3분의 1 크기로 축소한 버전을 시험했으며, 80나노초 동안 최대 440기가와트의 출력을 달성했다. 회사는 이 결과가 시설 건설을 진행하기에 충분하다고 판단했다. 실험 버전은 하루에 제한된 횟수의 ‘발사’를 수행할 것으로 예상되지만, 완전한 규모의 발전소는 1초에 한 번 발사를 수행해야 한다.
실질적으로 무엇이 달라지는가?
공동 창업자이자 최고기술책임자인 Keith LeChien에 따르면 실험 시스템의 각 펄스는 약 100메가줄의 에너지 생산을 목표로 한다. 이는 국립점화시설의 출력보다 거의 10배 많은 수준이다. 시설 순이득을 시험하는 것과 함께 이 부지에서는 국가 안보 및 고수율 핵융합과 관련된 실험도 진행된다. 미국에는 유사한 연구를 위한 다른 부지들도 있지만, 출처는 국립점화시설이 노후화 징후를 보이기 시작했다고 언급한다.
Pacific Fusion은 상업용 발전소가 실험 시설의 생산량보다 약 5배 많은 에너지를 생산해야 한다고 말한다. 이는 부분적으로 발전소에 필요한 추가 장비를 충당하기 위해서다. 회사는 2030년대 중반에 상업용 발전소를 가동하는 것을 목표로 하고 있으며, 확장 또는 신뢰성 요건이 이를 지연시키지 않는다는 전제하에 계획을 추진하고 있다.
자금 조달 경쟁과 남아 있는 과제
Pacific Fusion은 2023년에 설립됐으며, 구체적인 성과 단계와 연계된 Series A 라운드에서 10억 달러가 넘는 자금을 조달했다. 회사는 이 자금 덕분에 몇 년마다 다시 자금을 조달하지 않고도 더 장기적으로 계획을 세울 수 있게 됐다고 본다. 그러나 Pacific Fusion은 자금력이 충분한 기업들이 참여하는 경쟁에 뛰어들고 있다. 여기에는 Commonwealth Fusion Systems, Helion Energy, Proxima Fusion, Inertia Enterprises가 포함되며, 이들 모두 2030년대 중반 또는 그 이전에 핵융합 발전소를 전력망에 연결하는 것을 목표로 한다.
이 프로젝트의 중요성은 단일 반응이나 장치의 성능에서 전체 시스템의 성능을 시험하는 단계로 이동한다는 데 있다. 그러나 출처는 아직 회사가 시설 순이득을 달성했는지, 상업적 발사율을 유지할 수 있는지를 입증하지 않는다. 따라서 펄스 밀도, 장비 효율, 하루 제한된 횟수의 발사에서 1초에 한 번의 발사로 전환하는 문제는 상업화 일정이 실현 가능한 것으로 간주되기 전에 여전히 핵심 질문으로 남을 것이다.