중국 HL-4 핵융합 계획의 핵심은 25테슬라 초전도 자석이다

중국의 최근 핵융합 발표는 두 개의 축으로 읽는 것이 가장 정확하다. 청두의 HL-3는 현재 플라스마 물리 연구를 수행하는 장치이고, 상하이의 HL-4는 미래 핵융합로의 핵심 장비인 초고자장 초전도 자석을 검증하려는 계획된 실험 플랫폼이다. 중요한 점은 HL-4의 주요 성능이 아직 달성된 결과가 아니라 설계 목표라는 사실이다. HL-4는 가동 중인 발전소나 상업용 전력 생산 원자로로 발표된 것이 아니다. 26

HL-4는 무엇을 검증하려 하나

HL-4(환류 4호)는 4세대 자기밀폐 핵융합 실험시설로 공개됐다. 중국 측 보도는 상하이에 들어설 이 장치가 25테슬라 고온초전도(HTS) 자석을 쓰는 세계 최초의 고자장·정상상태 연소 핵융합 실험 플랫폼을 지향한다고 설명한다. 이는 이미 입증된 성과가 아니라 프로젝트가 겨냥하는 역할이다. 2747

핵심 과제는 단순히 플라스마 온도를 높이는 데 있지 않다. 고온초전도 자석이 핵융합 장치 내부의 가혹한 조건에서도 신뢰성 있게 작동할 수 있는지를 확인하는 것이 목표다. 이 환경에서는 강한 열, 방사선, 기계적 하중과 전자기력이 동시에 작용한다. 1446

왜 ‘25테슬라’가 핵심인가

중국핵융합에너지 주도의 컨소시엄은 HL-4용 자석 개발 로드맵을 제시했다. 목표는 2028년까지 25테슬라 HTS 고자장 자석 개발·시험 라인 구축, 이어 2030년까지 자석 시제품 개발이다. 1910

여기서 구분해야 할 점이 있다. 자석 시제품은 통합형 원자로 자석 시스템과 다르고, 통합 핵융합 실험장치 역시 전기를 판매하는 발전소와는 다르다. 따라서 HL-4는 발전소라기보다, 고자장 HTS 장비를 제조·운전·정비할 수 있는지 핵융합 조건에 맞춰 검증하는 공학 실증 무대로 보는 편이 맞다.

IAEA 총회에서 강조된 국제 협력

제70차 국제원자력기구(IAEA) 총회 기간에 열린 중국핵공업집단(CNNC) 부대행사에서는 실용화를 겨냥한 핵융합 공학 국제협력이 강조됐다. CNNC는 HL-3의 최신 진전과 공동 실험 프로그램을 공개하고, 실험 참여를 원하는 해외 파트너의 신청을 받기 시작했다고 밝혔다. 3

국제핵융합실험로(ITER) 기구도 같은 총회 기간 중국핵융합에너지와 양해각서(MoU)를 체결했다고 알렸다. 44 다만 제공된 공개 자료만으로는 태국이 관련된 별도 협력의 구체적 기술 과제, 재원, 납기나 실행 범위를 확인할 수 없다. 포괄적인 협력 발표만으로 세부 합의를 단정해서는 안 된다.

다음 단계를 뒷받침하는 HL-3

HL-3는 청두 남서물리연구소(SWIP)에 있는 구리 도체 토카막이다. ITER는 HL-3를 핵융합 최전선 물리 연구 장치로 소개하며, ITER에 활용될 수 있는 스케일링 정보를 제공할 수 있다고 설명한다. 39

2025년 HL-3는 이온 온도 1억1,700만℃, 전자 온도 **1억6,000만℃**를 기록했고, 인용된 학회 자료에서 핵융합 삼중곱은 0.67 × 10²⁰ m⁻³·keV·s를 넘었다고 보고됐다. 15 이 장치는 이온 온도 약 10keV 수준의 고온 이온 운전도 보고했다. 12

HL-3는 SWIP와 ITER 기구 간 협력 확대에 따라 ITER의 위성 장치가 됐다. ITER 물리 연구와 운전을 지원하기 위한 중수소-삼중수소(DT) 실험 캠페인은 2027년으로 계획돼 있으며, 이미 여러 국가의 연구진이 공동 연구에 참여하고 있다. 16

이는 의미 있는 연구 진전이지만, 계통으로 전기를 공급했다는 증거는 아니다. 높은 온도 기록이나 DT 실험 계획은 가동률, 유지보수성, 경제성을 갖춘 핵융합 발전소를 만드는 데 필요한 조건 중 일부만 다룬다.

실험 토카막에서 발전소까지 남은 길

중국의 공개 자기핵융합 로드맵은 실험장치 다음에 공학시험로를 두고, 그 후 전력 생산을 검증할 원형 발전소로 나아가는 순서를 제시한다. 해당 로드맵은 공학로에서 정상상태 운전과 삼중수소 자급을 시험한 뒤, 2050~2060년 무렵 발전을 검증하는 원형 핵융합발전소를 건설하는 구상을 담고 있다. 45

따라서 흔히 언급되는 ‘2050년 전후 상용 핵융합’은 확정된 인도 시점이 아니라 전략적 목표로 봐야 한다. 상업 발전소의 신뢰성을 논하려면 장시간 통합 운전, 작동 가능한 삼중수소 연료주기와 자급성, 대규모 발전소 수준의 검증이 선행돼야 한다. 45

표준화 작업도 시작되고 있다. 2026년 8월 국제표준화기구(ISO)는 실험용 자기밀폐 핵융합시설의 초음속 분자빔 주입 연료 공급 기술을 다룬 ISO 19991:2026을 발행했다. CNNC는 이를 핵융합 연료 공급 분야의 첫 ISO 표준이라고 설명한다. 18

결론

HL-4 발표가 주목받는 이유는 소형·정상상태 토카막 구상에서 가장 중요한 공학적 제약 중 하나인 25테슬라 HTS 자석의 신뢰성을 정면으로 겨냥했기 때문이다. 하지만 HL-4는 여전히 계획 단계의 실험 플랫폼이다. HL-3의 고온 플라스마 성과와 2027년 DT 실험 계획은 중국의 연구 기반을 강화하고, HL-4는 그 기반 위에서 장비와 시스템의 난제를 풀려는 다음 단계다. 어느 하나만으로 상업 핵융합 발전의 실현을 뜻하지는 않는다. 141516