1억도 극한의 환경 인공태양이 고장나면? ○○으로 해결!
핵융합 발전의 핵심 장치인 진공 용기 내부는 고방사선, 고온, 고진공이라는 가혹한 환경 조건으로 인해 사람이 직접 접근하기가 매우 어렵습니다. 이러한 위험성 때문에 원격 유지보수 기술의 확보는 핵융합 상용화를 위한 필수적인 과제로 꼽힙니다. 로봇을 활용한 원격 검사와 진단, 수리 및 부품 교체는 장치의 수명을 유지하고 안정적인 운영을 가능하게 하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 특히 좁은 파이프 내부와 같은 협소한 공간에서의 작업 정밀도와 톤 단위의 고중량물 핸들링 기술이 요구됩니다. 영국과 프랑스, 핀란드를 비롯한 기술 선도국들은 이미 수십 년 전부터 핵융합 원격 유지보수 연구에 박차를 가해왔습니다. 대표적으로 영국의 RACE는 2014년 영국 원자력청 산하 조직으로 출범하여 MASCOT과 같은 고성능 원격 유지보수 로봇을 개발해왔습니다. 이들은 유럽 공동 핵융합 실험 장치인 JET에서 직접 로봇을 운영하며 실무 데이터를 축적하고 있습니다. 단순히 로봇 제작에 그치지 않고 소재와 제어 부문의 기초 데이터를 확보하며, 장치 설계 시 고려해야 할 유지보수 시나리오와 고장 대비 백업 플랜까지 연구하고 있습니다. 핀란드의 국립기술연구소인 VTT 또한 주목할 만한 성과를 거두고 있습니다. 이곳에서는 국제핵융합실험로(ITER)의 디버터 테스트 플랫폼을 운영하며 실제 크기의 장비로 테스트를 진행 중입니다. 디버터는 약 9톤에 달하는 고중량 카세트 수십 개로 구성되는데, 이를 정밀하게 운반하고 교체하는 작업은 극도의 기술력을 요구합니다. VTT는 이러한 실물 테스트를 통해 고중량물 핸들링에 관한 기초 연구 데이터를 체계적으로 쌓아 올리고 있으며, 이는 미래 핵융합 발전소 운영의 실질적인 기반 기술이 되고 있습니다. 현재 우리나라의 핵융합 원격 로봇 기술은 이제 막 걸음마를 뗀 태동기라고 할 수 있습니다. 기존의 우수한 로봇 기술력이 존재하지만, 핵융합 장치 특유의 극한 환경을 견딜 수 있는 특수 설계와 소재 연구는 아직 보완해야 할 점이 많습니다. 이에 국내 원격제어 연구팀은 극한 환경에서도 오작동 없이 작동할 수 있는 새로운 소재와 부품을 설계하는 단계부터 연구를 추진하고 있습니다. 비록 시작은 늦었지만, 한국의 세계적인 로봇 제작 역량을 집중한다면 선두 국가들과의 기술 격차를 빠르게 좁힐 수 있을 것으로 확신합니다. 우리나라 원격제어 연구팀의 당면한 첫 번째 미션은 진공 용기 내부의 부품을 검사하고 교체하는 정밀 로봇 팔을 개발하는 것입니다. 이를 위해 2023년 영국 원자력청과 업무협약(MOU)을 체결하며 기술 협력을 강화하고 선두 그룹을 추격하기 위한 발판을 마련했습니다. 연구팀은 진공 용기 내부의 구성품 유지보수 연구를 시작으로, 점차 장치의 바깥쪽까지 유지보수 시스템의 적용 범위를 넓혀갈 계획입니다. 지금 이 순간에도 불가능을 가능케 하는 기술적 도전에 매진하고 있는 국내 연구진의 노력에 많은 응원과 관심이 필요합니다.
