국제핵융합실험로(ITER) 국제공동 개발 사업국제핵융합실험로(ITER) 국제공동 개발 사업

2006년 4월 6일

제 11회 원자력안전기술정보회의제 11회 원자력안전기술정보회의

ITER 사업단

정 기 정

목 차목 차

ⅠⅠ 개 요개 요

ⅡⅡ ITER 프로젝트ITER 프로젝트

ⅤⅤ 핵융합장치 인허가핵융합장치 인허가

ⅥⅥ 요 약요 약

ⅢⅢ ITER 사업 국내 현황ITER 사업 국내 현황

ⅣⅣ ITER 참여 기대효과ITER 참여 기대효과

ⅠⅠ 개 요개 요

Ⅰ-1ⅠⅠ--11 국가 핵융합에너지개발의 필요성

핵융합은 대용량 ·고효율의 차세대 청정 에너지원핵융합은 대용량 ·고효율의 차세대 청정 에너지원

핵융합에너지개발

고유가 및 화석연료의 고갈 예상• 유가급등• 에너지수급불안가속

온실가스효과로 인한기상 이변 급증

• 대체에너지개발 시급21세기선진국 도약을

위한 국가 기간산업의 첨단화 요구

깨끗하고 안전한친환경적 에너지원

대용량 고효율에너지원 필요

고부가 가치신산업 창출 필요

1 핵융합은 첨단 과학·극한기술이 종합된 결정체핵융합은 첨단 과학·극한기술이 종합된 결정체

핵융합 기반의국가 기초과학능력 배가 필요

Ⅰ-2ⅠⅠ--22 국외 핵융합에너지 개발 동향

1960

기초 기반 연구

자기 핵융합 플라즈마 연구

경제성 실증연구

입. 출력 동일 에너지

에너지분기점(Q=1) 달성

* 미국은 ITER를 향후 20년간 과학기술분야 시설 투자의 최우선순위로 설정(’03)

설 계 건 설 운 영

핵융합발전소 건설을 위한국제 공학적 실증 시설(ITER)

일본, EU, 미국은 Fast Track(지름길 계획)

수립하여 핵융합에너지 상용화 추진

핵융합발전소 건설핵융합발전소 건설

* Fast Track : DEMO와 PROTO를 하나로 묶어상용 핵융합발전소 건설을 35년 안에 달성하는 계획

- 일본 JT-60U(Q=1) 달성(’98)

열출력 500MW, 에너지증배계수 Q>10,

반응유지시간>400초 목표의 공학적 실증로

경제성 실증연구

1980 2000 2020 2035

Ⅰ-3ⅠⅠ--33 세계 주요 핵융합 실험로 개발 현황

Ⅰ-4ⅠⅠ--44 국내 핵융합에너지 개발 동향

2003년 “국제핵융합실험로(ITER)” 공동 건설 참여

1970

개별 대학, 출연기관 위주핵융합 기초연구 수행

운 영

중간진입 전략에 의한KSTAR 초전도 핵융합장치 2007년 조립 완성- 사업기간 : 1995.12-2007. 8

운 영

2007

2016

우리나라는 이미 세계적 수준의 원자력 기술(한국형표준원전설계능력 등) 확보

Demo 사업 시작

2025 전기 생산 목표

2025

1980 1980 2000 2010 2020

• 2007년 KSTAR 장치 완공 및 운영(핵융합 연구기반 확립)

• ITER 장치 건설 참여로 핵융합로 장치기술 습득

• 블랭킷 등 핵융합로 공학기술 개발 착수

• 핵융합에너지 개발 추진체계 구축

• KSTAR장치의 성능향상

• 2016년부터 ITER 운영참여로 핵융합로 운영 및 제어기술 확보

• DEMO(실증로)공학설계 완료 및 핵융합로 핵심 공학기술 기반 확보

• 최첨단 파급기술의 산업화를 통한 신산업 창출

• ITER 운영 및 부품시험을 통한 핵융합로 핵심 부품 개발

• DEMO(실증로) 건설 주도하여, 2030년경 전기생산 실증

• 2030년까지 한국형 핵융합발전소 공학설계 완성

• 2030년대 후반 건설 완료 및 전기생산

2030년대 후반 한국형 핵융합발전소 건설을 통한

대용량 전기 생산

3단계(2021~2035)한국형 핵융합발전소 건설능력 확보

2단계(2011~2020)핵융합에너지 기술 6대 강국 진입

1단계(2006~2010)핵융합에너지 개발 추진기반 확립

Ⅰ-5ⅠⅠ--55 국가 핵융합에너지개발 목표

Ⅰ-6ⅠⅠ--66 국가 핵융합에너지 기술 개발 로드맵

3단계2단계1단계2006 2011 2021 2035

KSTAR KSTAR 완공완공(2007) (2007) 및및 운영운영

정상상태 플라즈마 가열, 진단 및제어기술 확보

ITER 부속실험장치 및 ITER기술의시험장비(Test Bed)역할 수행

ITER ITER 완공완공(2015) (2015) 및및 운영운영

ITER 건설단계에서 토카막형 핵융합로장치기술 확보

ITER 운영참여를 통해 핵융합로 노심 운영및 제어 기술, 핵융합로 요소 기술에 대한지식과 경험 축적

DEMO DEMO 완공완공(2030) (2030) 및및 운영운영

2010년대에 설계 및 건설이 시작될 DEMO프로젝트 주도

2030년경 DEMO에 의한 전기생산 실증

한국형한국형 핵융합발전소핵융합발전소 건설건설

2030년경 한국형 핵융합발전소 공학설계 완성

2030년대 후반 상용발전소 건설을 통한대용량 전기 생산

핵융합로

공학기술개발

핵융합로

공학기술개발

ⅡⅡⅡ ITER 프로젝트

Central Solenoid

Outer Intercoil Structure

Toroidal Field Coil

Poloidal Field Coil

Machine Gravity Supports

Blanket Module

Vacuum Vessel

Cryostat

Port Plug

Torus Cryopump

Divertor

국제핵융합실험로국제핵융합실험로(ITER) (ITER) 개요개요

- 열출력 500 메가와트급 에너지 증폭율(Q) 10 이상인 국제핵융합실험로 건설

▪ 21세기 대용량ᆞ청정에너지원인 핵융합에너지의 상용화를 위한 최종 공학적 실증을목표로 하는 국제핵융합실험로(ITER) 공동개발사업

※ ITER : International Thermonuclear Experimental Reactor

사업일정사업일정

- 1988년 ~ 2001년 (14년): 기반기술 R&D 및 개념설계ᆞ공학설계 수행

- 2006년부터 약 10년간 : 장치 건설

- 2016년부터 약 20년간 : 장치운영 및 실험

- ITER 총 건설비 : 약 50억 유로(3,577.7 kIUA)

R&D 비용

80.0 kIUA

직 접 비

3,020.7 kIUA

건설단계 총비용

3,577.7 kIUA

(약 50억 유로)

구 분

소요비용

ITER 국제기구

운 영 비

477.0 kIUA

※ kIUA : kilo ITER Unit of Accounts (1 kIUA=1.42M€, 2005년말 기준)

Ⅱ-1ⅡⅡ--11 ITER 공동개발사업 개요

까다라쉬(프랑스)

※ 2005년 6월 결정

- ITER 참여국 -

한국, EU, 일본, 미국,

중국, 러시아, 인도

Ⅱ-2ⅡⅡ--22 ITER 참여국 및 건설 부지

1988년 4월1988년 4월

• IAEA(국제원자력기구) 산하에 ITER Council 구성

※ 1987년 미ㆍ소 정상회담에서 “핵융합 연구개발 추진에 관한 공동성명” 채택

2001년 7월2001년 7월

2003년 1월2003년 1월

• 미국 재참여(’98년 탈퇴), 중국 참여

2003년 6월2003년 6월

• 한국 ITER 가입(제 12회 국과위에서 참여계획 확정)

2005년 6월2005년 6월

• ITER 건설부지 프랑스(까다라쉬)로 결정

2005년 12월2005년 12월

• “ITER 공동이행협정” 체결을 위한 협상 완료

※ ’05년 12월 제주회의에서 최종 합의

• ITER 공학설계 최종 완료 및 ITER 공동이행협정 체결을 위한

정부간 협상 개시

Ⅱ-3ⅡⅡ--33 ITER 주요 추진현황

공동이행협정(JIA) 및 부속규정, 제반 운영규정 등 협정 가서명 전까지 확정되어야할 문서에 대한 최종 문안 합의 도출

- 손해배상(Liability), 분쟁해결(Dispute Settlement), 탈퇴(Withdrawal), 수출통제

(Export Control)등 JIA상의 주요 정책사항 합의

- 지적재산권(IPR), 부지지원, 관련 공동양해서, 인사규정, 자원관리규정 등 포함

ITER 공동개발사업 단계별 총비용 확정ITER 공동개발사업 단계별 총비용 확정

건설단계

운전단계

비방사화단계

폐로단계

3,577.7 kIUA

매년 188 kIUA

281 MEuro

530 MEuro

2006년 ~ 2015년 (10년)

2016년 ~ 2035년 (20년)

2036년 ~ 2040년 ( 5년)

2040년 이후

Ⅱ-4ⅡⅡ--44 ITER 공동이행협정(JIA) 주요내용

구 분

2,655.0 74.2

구성비율(%)인 정 비 용

kIUA M€

현물 조달분 (조달품목 제작) 3,770.10

135.0 3.8현물 조달분 (전문인력 파견) 191.70

365.7 10.2

현금 조달분

(IN-Cash)

519.29

80.0 2.2113.60

135.0 3.8191.70

207.0 5.8293.94

787.7 22.01,118.53

3,577.7 100.0합 계 5,080.33

건설 직접비

R&D 수행

전문인력활용

지원인력활용

소 계

※ kIUA : kilo ITER Unit of Accounts (1 kIUA=1.42M€, 2005년말 기준)

Ⅱ-5ⅡⅡ--55 ITER 장치 건설 총괄표

ITER 참여 권리ITER 참여 권리

ITER 건설ᆞ운영 직접 참여ITER 건설ᆞ운영 직접 참여

ITER 참여 조건ITER 참여 조건

ITER 건설비의

9.09% 부담

ITER 건설비의

9.09% 부담

의무의무현물부담원칙에 의한 건설비분담현물부담원칙에 의한 건설비분담

품질보증을 포함하는 핵융합장치 제작능력 보유품질보증을 포함하는 핵융합장치 제작능력 보유

ITER 협상내용 수용 및 설계결과 수용ITER 협상내용 수용 및 설계결과 수용

ITER 관련 기술 및 지적재산권

공유

ITER 관련 기술 및 지적재산권

공유

선진국 기확보 R&D 기술 무한

공유

선진국 기확보 R&D 기술 무한

공유

Ⅱ-6ⅡⅡ--66 ITER 참여조건, 의무 및 권리

54.54% (비유치국, 각 9.09% 분담)54.54% (비유치국, 각 9.09% 분담) 45.46% (유치국)45.46% (유치국)

구 분

241.34 74.2

구성비율(%)인 정 비 용

kIUA M€

현물 조달분 (조달품목 제작) 342.70

12.27 3.8현물 조달분 (전문인력 파견) 17.43

33.28 10.2

현금 조달분

(In-Cash)

47.26

7.27 2.210.33

12.27 3.817.43

18.82 5.826.72

71.64 22.0101.73

325.25 100.0합 계 461.86

건설 직접비

R&D 수행

전문인력활용

지원인력활용

소 계

※ ’05년 12월 최종 합의된 국제분담금 추가 소요금액(32.525 kIUA) 미포함

아국 할당 분담액아국 할당 분담액

Ⅱ-7ⅡⅡ--77 ITER 건설비용 분담규모 및 아국 분담금

ⅢⅢ ITER 사업 국내 현황ITER 사업 국내 현황

Ⅲ-1ⅢⅢ--11 국내 사업 추진 현황

2002년 12월2002년 12월

• ITER 참여의향서(Letter of Interest) 전달

2003년 5월2003년 5월

2003년 6월2003년 6월

• 한국의 ITER 가입 공식 승인

2004년 9월2004년 9월

• ITER 임시전담팀(TFT) 발족※ ITER 국제협상 지원 및 본격적인 ITER 참여를 위한 국내기반 구축 등 사전 준비 수행

2005년 10월2005년 10월

• 국내 핵융합연구 전담기관으로 “핵융합연구센터” 출범

2005년 12월2005년 12월

• “국가핵융합에너지개발 기본계획” 확정(제 19회 국과위)

※ KSTAR→ITER→DEMO→2030년대 한국형 핵융합 발전소 건설 비젼 제시

• 제 12회 국과위에서 ITER 참여 방침 확정

ITER 차관급(P-6) 회의 (일본, 도쿄)-합의문서 확인, ITER조직 수석사무차장 지명, ITER상위조직 승인

2006. 3.

제 4차 ITER 장관급 회의 (벨기에, 브뤼셀)-Final Act에 대한 가서명 및「공동이행협정 이행을 위한 공동선언문」-특권 및 면제 협정 가서명 및「특권 및 면제 협정 공동선언문」

2006. 5.

공동이행협정 서명2006. 10. 이후

국무총리 결재 및 대통령 최종 재가-국무총리 비서실에서 총리 부서 후 청와대 전달 및 대통령 재가

2006. 9. 말

국회 비준 동의-국회 동의안 작성 및 제출→국회동의안 및 제안 설명서 제출→국회통외통위원회및 본회의심사 의결

2006. 11. 이후

외교부 검토 및 법제처 심사2006. 7.

차관회의 및 국무회의 심의2006. 9. 중

ITER 공동이행협정(JIA) 서명 및 비준 지원ITER 공동이행협정(JIA) 서명 및 비준 지원

Ⅲ-2ⅢⅢ--22 2006년 국내 주요 추진 일정

한국참여 조달품목

TF 초전도 도체(Conductor)

진공용기 포트(Port)

블랑켓 모듈(Blanket Modules)

진공용기(Vacuum Vessel) 본체

조립 장비류(Assembly Tooling)

품목별총 조달금액

(KIUA)

215.0

145.0

78.5

124.2

22.0

한국의참여율 (%)

20

10

76

20

100

한국의 조달금액(KIUA)

43.0

14.5

59.7

24.8

22.0

열차폐체(Thermal Shield)

전원장치-교류/직류 변환기

진단장치(Diagnostics)

삼중수소 저장 및 운반장치

합 계

28.8

137.5

82.2

14.5

100

3.3

38

88

28.8

4.5

31.3

12.8

241.4

※ KIUA : Kilo ITER Accounting으로 1989년도 기준으로 1KIUA=1백만US$

(2001년 말 기준 : 1KIUA=1.44백만US$)

2005년 12월 최종 (인도가입 결과 반영)

Ⅲ-3ⅢⅢ--33 ITER 품목별 한국 조달 내용

1. TF 초전도 도체 (Conductor)총 조달금액(kIUA) : 215.0

아국참여율 : 20%

아국조달금액(kIUA) : 43.0

4. 블랑켓 일차벽 (First Wall)총 조달금액(kIUA) : 87.0

아국참여율 :10%

아국조달금액(kIUA) : 8.7

2. 진공용기 본체 (Vacuum Vessel)총 조달금액(kIUA) :124.2

아국참여율 : 20%

아국조달금액(kIUA) : 24.84

3. 진공용기 포트 (Port)총 조달금액(kIUA) : 78.5

아국참여율 : 76%

아국조달금액(kIUA) : 59.66

7. 열차폐체 (Thermal Shield)총 조달금액(kIUA) : 28.8

아국참여율 :100%

아국조달금액(kIUA) : 28.8

6. 조립장비류 (Assembly Tooling)총 조달금액(kIUA) : 22.0

아국참여율 :100%

아국조달금액(kIUA) : 22.0

8. 삼중수소 저장 및 공급시스템

총 조달금액(kIUA) : 14.5

아국참여율: 88%

아국조달금액(kIUA) : 12.76

9. 전원공급장치 (AC/DC Converters)총 조달금액(kIUA) : 82.2

아국참여율 : 38%

아국조달금액(kIUA) : 31.24

10. 진단장치 (Diagnostics) 총 조달금액(kIUA) :137.5

아국참여율 : 3.3%

아국조달금액(kIUA) : 4.54

5. 블랑켓 차폐블럭 (Shield Block)총 조달금액(kIUA) : 58.0

아국참여율 :10%

아국조달금액(kIUA) : 5.8

Ⅲ-4ⅢⅢ--44 조달품목 아국 할당분

200억

400억

600억

800억

1,000억

1,200억

1,400억

2004 2005 2006 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

전담기구운영

기반구축/핵심기술

현금분담(ITER-O)

현물(전문인력 파견)

현물(조달품목 제작)

국내사업비국내사업비 연도별연도별 산출산출 규모규모

ITER 조달품목 납품 일정에 따른 연도별 투자 계획ITER 조달품목 납품 일정에 따른 연도별 투자 계획

2007

Ⅲ-5ⅢⅢ--55 항목별 년도별 투자 추이

ITER 건설 설계 및운영참여를 통해

기술개발 기간, 비용및 위험도 감소

핵융합에너지원천기술보유국

진입 가능

KSTAR의ITER Pilot Plant

역할을 통해세계적 연구결과

도출 가능

고부가가치의신산업 창출 및

육성 가능

핵융합 선진국의기 확보한

R&D 결과 무상공유 가능

최첨단 과학기술을선진 국가들과

공동 개발함으로써국민들에게자긍심 고취

대용량,고효율의

에너지원 확보

ITER

ⅣⅣⅣ ITER 참여 기대효과

ⅤⅤ 핵융합장치 인허가핵융합장치 인허가

- 제 15조 (핵융합장치등에 대한 허가등)

① 핵융합장치 및 관계시설(이하 “핵융합장치등”이라 한다)

을 건설·운영하고자 하는 자는 과학기술부장관의 허가를

받아야 한다.

② 핵융합장치등을 건설·운영하고자하는 자는 방사선안전

관리 및 품질보증에 관한 기준을 준수하여햐 한다.

③ 제1항 및 2항의 핵융합장치등의 허가와 방사선안전관리

및 품질보증에 관한 기준에 대하여는 원자력법이 정하는

바에 따른다.

Ⅴ-1ⅤⅤ--11 핵융합장치 등에 대한 허가

핵융합에너지개발 진흥법 (현재 추진중)

Ⅴ-2ⅤⅤ--22 핵융합장치 등에 대한 관련고시

2001년 4월 : 방사선 발생장치 적용대상에 대한 고시

- (과학기술부 고시 제2001- 9호) : 핵융합 실험장치는 방사선

발생장치로 규정

- (과학기술부 고시 제2001-10호) : 핵융합 실험장치의 경우

품질보증계획 기술 요구

: 방사선 발생장치 적용대상에 대한 고시

- (과학기술부 고시 제2004-18호) : 품질보증계획서 작성

기준 규정

2004년 7월

: 인허가 추진 방향 설정 (3개기관 - MOST, KINS, KBSI)

: “KSTAR 사업에 대한 방사선발생장치 사용허가신청서”제출

: “KSTAR 방사선 안전보고서” 제출(인허가 신청 완료)

: 인허가 심사 중

: 인허가 심사 종료, 인허가증 발급

: 방사선 안전시설 설치 완료

: 시설검사

: 운전 개시

Ⅴ-3ⅤⅤ--33 KSTAR (차세대 초전도핵융합연구장치) 인허가 현황

2001. 92001. 92001. 9

2002. 72002. 72002. 7

2003. 52003. 52003. 5

2003. 5 ~ 현재2003. 5 ~ 2003. 5 ~ 현재현재

2006년 중20062006년년 중중

2006년 말20062006년년 말말

2007년 중20072007년년 중중

2007년 말20072007년년 말말

• 초전도 자석만을 사용하여, 압력·전류 변화, 플라스마 형태 및

위치의 유연한 조절능력 등에 대한 연구에 초점

• 방사선 재해 안전성을 위해 미국 DⅢ-D, 일본 JT-60U, 포항

가속기 등을 참고하여 설계

• KSTAR는 가속기 시설처럼 방사성 물질을 내장하지 않으므로

운전정지와 동시에 방사선 발생도 중단되어 방사선 재해 가능

성이 매우 낮음

(참고) KSTAR 특징((참고참고) KSTAR ) KSTAR 특징특징

Ⅴ-4ⅤⅤ--44 Regulatory Framework For ITER (1/3)

Normal risk Special risk (with nuclear inventory)

As far as Tritium is concerned : 370 TBq ITER # 106

TBq

ICPE facilities (that could induce hazard to the

environment)

INB facilities (Nuclear labs, plants, reactors…)

ITER will be a INB facility due to the tritium inventory and other radionuclide

contentICPE: Installation Classée pour la Protection

de l’EnvironnementINB: Installation Nucléaire de Base

450g of tritium # 150,000TBq

20 to 500 mSv to population

450g of tritium # 150,000TBq

20 to 500 mSv to population

Ⅴ-4ⅤⅤ--44 Regulatory Framework For ITER (2/3)

ICPE facilities Nuclear facilities (INB)

ITER will be a INB facility classified as a « Labs and fuel plants »according to the set of design advice rules to use(RFS : règles fondamentales de sûreté)DGSNR 4 July 2002

Inventory and geometry may induce long uncontrolled nuclear reaction

Nuclear power plants

Only limited nuclear reaction and impact for worst accident

Labs and fuel plants

Regulatory framework: Order from 1963/QA 1984

127 INB under operation in France, among them # 50NPP, same roadmap for ITER127 INB under operation in France, among them # 50NPP, same roadmap for ITER

The framework requested that organization is set in place in the design phase of the project: CEA acts as the representative of the future operator

The framework requested that organization is set in place in the design phase of the project: CEA acts as the representative of the future operator

Ⅴ-4ⅤⅤ--44 Regulatory Framework For ITER (3/3)

ITER is a “Nuclear Facility”according to its radio-isotope inventory

• One legal text on Nuclear Facility Creation (Order of December 1963) and releases (order of May 1995)

• One legal text on Quality for nuclear facility (Order of August 1984) close to IAEA 50-C/SG-Q (previously 50-C-QA)

Ⅴ-5ⅤⅤ--55 Roadmap for Licensing ITER in EU/France

5ITER

Roadmap for Licensing ITER in EU/FranceRoadmap for Licensing ITER in EU/France

2001 2002 2003 y+1 y+2 to +10 y 20yCEA ITER Organisation

Writing of RPrS and review by NSA

Writing of DOS and review by

NSA

5y 10yHost

Design, preparation and beginning of Procurement

ConstructionOperation

DEO

Site Liberation

Request for Permit of Effluents Release and Water Intake

AARPE (Arrêté d’Autorisation de Rejets d’Effluents et de Prélèvement d’Eau)

Request for Permit of Creation

DAC (Décret d’Autorisation de Création)

Dismantling

DD (Décret de démantèlement)

Public Enquiry

2004 to final

project review

• ITER와 같은 대형 국제 공동연구 개발을 통한 국가 위상 제고 및 세계과학 기술 선진국으로서의 역할 담당

• 핵융합 에너지 개발을 통한 국가 과학 기술의 발전에 기여

• 핵융합 에너지 개발을 통한 국가 에너지 자립 및 에너지 안보 확보

• 핵융합에너지 기술개발을 통한 첨단 신 산업 개발 및 신산업 창출

• 기술의 상용화 단계까지는 많은 투자와 시간이 필요

• 기술 개발을 위한 국가적 역량 결집 필요

- 정부의 지원하에 산·학·연의 긴밀한 협력 체제 구축 필요

• 핵융합장치등에 대한 인허가는 향후 연구개발을 통하여 실정에 맞도록 정비 필요

- ITER 사업을 통한 인허가 기술확보 중요

ⅥⅥⅥ 요 약

감사합니다.