산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2026.04 (p30~31)

스기노머신 등, 초전도 코일 제조 장치 개발
헬리컬 방식의 핵융합 실증용으로

산업기기 업체인 스기노머신(도야마현)과 핵융합 스타트업 헬리컬퓨전(Helical Fusion, 도쿄)이 핵융합용 초전도 코일을 제조하는 장치를 개발했다. 이 장치는 나선형 초전도 코일에 의한 강력한 자기장으로 고온의 플라즈마를 제어하는 '헬리컬 방식'의 핵융합 실증용으로, 고온 초전도체(HTS) 케이블을 나선형으로 감는 역할을 담당한다.

이번에 개발된 초전도 코일 제조 장치는 헬리컬퓨전이 2026년 내에 조립을 개시할 예정인 최종 실증 장치 '헬릭스하루카(Helix HARUKA)'에 활용된다. 헬릭스하루카의 가동 개시는 2030년 전후로 예정되어 있으며, 스기노머신은 개발한 코일 제조 장치를 헬릭스하루카의 건설 예정지로 운반해 사용할 예정이다. 헬리컬퓨전의 다구치(田口) CEO는 "앞으로도 유지보수용 로봇 등의 개발은 필요하겠지만, 제조·제작에 사용되는 산업 기계로는 이번 장치가 가장 핵심이 될 것"이라고 설명한다.

-- 전국의 제조 업체들과 연대 --
헬리컬퓨전은 헬릭스하루카의 조립을 위해 이미 료키금형공업(菱輝金型工業, 아이치현)과 고온 초전도 코일을 수납하는 '코일 케이스'의 시제품 제작을 진행하고 있다. 코일 케이스를 통해 HTS 케이블을 “16가닥 정도 묶은 굵기”(헬리컬퓨전)의 나선형으로 감음으로써 직경 4~5m의 이중 나선형 도넛 형태의 초전도 코일을 만들 예정이다.

HTS 케이블을 고자기장 환경에서 3차원적으로 배치한 상태에서의 초전도 시험은 이미 검증을 마쳤다. 따라서 이번 코일 제조 장치의 완성으로 최종 실증 장치의 본격적인 조립에 착수할 수 있게 되었다. HTS 케이블을 나선형으로 감은 후에는 케이블이 전자기력에 의해 움직이지 않도록 코일 케이스와 저융점 합금을 이용해 고정한다.

다만, 이번 코일 제조 장치는 어디까지나 통합 실증 장치인 헬릭스 하루카를 위한 것으로, 상용 원자로 조립에는 사용되지 않는다. 실제로 2030년대의 상용 이용을 목표로 하는 핵융합로 ‘헬릭스카나타(Helix KANATA)'는 직경 30~40m정도의 크기가 될 전망이다. 헬릭스하루카에 비해 규모가 크기 때문에 별도의 조립 장치가 필요하다. 스기노머신의 스기노(杉野) 대표이사는 "핵융합 발전을 목표로 앞으로도 다양한 장치들을 개발할 필요가 있으며, 당사도 적극적으로 참여할 방침이다"라고 말한다.

-- 실현은 '사명', ITER 프로젝트에도 참여 --
스기노머신은 지금까지 원자력 발전소용 연료 취급 설비와 유지보수관리 설비 등에서 실적을 쌓아왔다. 최근에는 원자력발전소의 재처리 및 폐로(廃炉) 관련 장치 수요가 증가하는 추세라고 한다.

이러한 실적과 배경을 바탕으로 스기노머신은 핵융합 관련 기술 개발에도 적극적으로 나서고 있다. 실제로 스기노머신은 헬리컬퓨전뿐만 아니라, 다른 핵융합 프로젝트에도 적극적으로 참여하고 있다. 그 중 하나가 프랑스 남부에서 건설이 진행 중인 국제 핵융합 실험 원자로 프로젝트 'ITER'이다.

ITER 프로젝트는 초전도 코일에서 발생하는 고자기장으로 도넛 형태의 공간에 고온 플라즈마를 가두는 '토카막(Tokamak) 방식'을 채택하고 있다. 스기노머신은 양자과학기술연구개발기구(QST), 소지쓰(双日)머시너리(도쿄)와 협력해 핵융합으로 발생하는 중성자를 차폐하는 차폐 블록용 '고정 볼트 체결 툴' 및 '배관 동축 커넥터 용접 툴' 등에서 2030년까지의 납품을 목표로 장치 제작을 진행하고 있다.

스기노 대표이사는 “핵융합 실현은 스기노머신의 '사명'이다”라고 말한다. 그는 "오랜 기간 원전 산업에 관여해 온 우리가 보기에도 원자력 발전에는 여러 과제가 있다. 핵융합 실현으로 이를 해결할 수 있게 된다면 그것이 바로 우리의 존재 의의이자 사명이다. 기여해 나가고 싶다"라며 핵융합 실현을 향한 강한 의지를 밝혔다.

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