중국 HL-4 핵융합 계획, 2030년까지 25테슬라 자석에 승부 건다

중국이 2026년 상하이 핵융합 에너지 콘퍼런스에서 공개한 **HL-4(환류-4)**는 단순히 플라스마 온도 기록을 다시 세우는 장치가 아니다. 핵융합 장치 내부의 고온·방사선·기계적 응력이 뒤섞인 환경에서 고온 초전도 자석이 장기간 안정적으로 작동할 수 있는지를 검증하는, 공학 중심의 차세대 실험 시설이다. 37

이번 발표가 주목받는 이유는 중국의 플라스마 실험이 미래 핵융합로에 필요한 자석, 소재, 냉각·전력 시스템과 산업 기반 구축으로 확장되고 있음을 보여주기 때문이다. 다만 HL-4의 공개가 상업용 핵융합 발전이 이미 실현됐다는 뜻은 아니다.

HL-4는 중국 토카막 연구의 다음 공학 단계

HL이라는 명칭은 중국 서남물리연구원이 개발해 온 환류 계열을 잇는다. 이 계열에는 HL-1, HL-2A, 현재 운전 중인 HL-3가 포함된다. 공개된 보도에 따르면 HL-3가 이 계보의 최신 주요 운전 장치이며, HL-4는 또 다른 플라스마 온도 기록 장치라기보다 원자로에 가까운 조건을 다루는 플랫폼으로 기획되고 있다.

핵심 과제는 고온 초전도(HTS·high-temperature superconducting) 자석을 높은 자기장 세기에서 운용하는 것이다. 콘퍼런스 관련 보도에 따르면 HL-4는 복잡한 핵융합 환경에서 25테슬라 HTS 자석의 신뢰성을 검증하는 것을 목표로 한다. 중국 매체는 이 시설을 정상상태 연소 플라스마 실험 플랫폼으로 설명하며, 설계상 핵융합 이득값(Q)이 5를 넘을 것이라는 목표도 제시했다. 그러나 이는 설계 목표이지 실제 운전 결과가 아니다. 23

실제로 검증해야 할 것은 자석이 강한 열부하와 방사선, 전자기력 및 구조적 응력을 받으면서도 기능을 유지할 수 있는지다. 매우 뜨거운 플라스마를 짧은 시간 만들어내는 문제와, 미래 발전소에서 자석과 보조 시스템을 반복적·안정적으로 운전하는 문제는 서로 다르다.

HL-3가 2025년에 보여준 것

HL-3는 다음 단계의 플라스마 물리 연구를 뒷받침하는 장치다. 2025년 HL-3는 이온 온도 약 1억 2,000만℃, 전자 온도 약 **1억 6,000만℃**에 도달하며 ‘이중 1억℃’ 수준의 운전을 달성한 것으로 보도됐다. 3642

이온 온도 수치는 출처에 따라 다소 차이가 있다. 중국핵공업집단(CNNC)은 2025년 3월 발표에서 원자핵 온도를 **1억 1,700만℃**로 제시했고, 이후 보도에서는 1억 2,000만℃라는 수치가 널리 사용됐다. 3442 중요한 사실은 HL-3가 첨단 핵융합 플라스마 연구에서 의미 있는 1억℃대 운전을 보여줬다는 점이지, 상업용 전기를 생산했다는 뜻이 아니다.

중국은 2027년을 전후해 업그레이드된 HL-3에서 연소 플라스마 실험을 진행할 계획도 제시했다. 3236 이는 극한의 플라스마 조건을 만들어내는 단계에서, 플라스마 자체의 가열이 중요한 ‘연소 플라스마’ 거동을 연구하는 단계로 넘어가려는 시도다.

별도로 추진되는 25테슬라 자석 로드맵

HL-4 공개와 함께 별도의 산업 협력 계획도 발표됐다. 중국융합에너지가 이끄는 장강삼각주 혁신연합체는 8개 기업·기관과 함께 고온 초전도 고자기장 토카막 자석의 연구개발 로드맵을 내놨다. 이 연합체는 HL-4가 요구하는 기술을 확보하는 것을 목표로 한다고 밝혔다. 1819

현재 공개된 일정은 두 단계로 나뉜다.

• 2028년까지: 첫 25테슬라 HTS 고자기장 자석 개발·시험 라인 구축
• 2030년까지: 자석 시제품 개발 완료

이 일정은 자석 개발 인프라와 시제품 제작 목표를 뜻하며, HL-4 자체의 완공 또는 가동 시점과 반드시 같은 것은 아니다. 시험 라인이 먼저 구축될 수 있고, 시제품이 완성된 뒤에도 핵융합 환경에서 장시간 운전 성능을 입증하는 과정이 별도로 필요하다. 2123

컨소시엄 방식은 중국의 핵융합 전략이 개별 연구기관의 실험을 넘어선다는 점도 보여준다. 초전도체 생산, 대형 자석 제조, 극저온 기술, 전원 공급 장치, 구조 설계와 시험 시스템이 함께 작동해야 핵융합 장치를 반복 운전 가능한 에너지 시스템으로 발전시킬 수 있다.

582톤 BEST 자석의 의미와 한계

지난 7월 시험을 마친 582톤급 초전도 토로이달 자기장 자석은 HL-4가 아닌 별도 프로젝트인 **BEST(Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak)**에 속한다. 중국과학원 플라스마물리연구소는 토로이달 자기장 자석과 고온 초전도 중심 솔레노이드 코일 등 핵심 초전도 자석 시스템이 중국 자체 기술로 최종 인수 검사와 전 성능 시험을 통과했다고 밝혔다. 2231

대형 초전도 자석은 토카막 플라스마를 가두는 데 필수적이므로, 이번 시험은 제조 역량과 시스템 통합 능력을 보여주는 중요한 이정표다. 그러나 성능 인수와 전 조건 시험을 통과한 것이 순(純) 핵융합 전기 생산을 의미하지는 않는다. BEST는 2027년 완공을 목표로 건설 중인 실험 프로젝트이며, 2030년 전후 핵융합 발전 전력 시연을 목표로 한다. 2552

세 프로젝트의 역할은 다음처럼 구분해야 한다.

• HL-3: 점점 더 까다로운 플라스마 조건을 입증하는 장치
• HL-4: 핵융합 환경에서 원자로 수준의 HTS 자석 성능을 검증하려는 플랫폼
• BEST: 연소 플라스마와 발전 시연을 향해 나아가는 별도의 초전도 토카막

서로 연관된 중국의 핵융합 프로젝트이지만, 각 성과를 하나의 동일한 이정표로 묶어서는 안 된다.

중국의 핵융합 전략에서 차지하는 위치

중국의 2026~2030년 제15차 5개년 계획은 핵융합 에너지를 미래 선도기술 우선순위 가운데 하나로 제시한다. 분석가들은 이 계획이 전략 산업에서 기술 자립과 국내 역량 강화를 강조한다고 평가한다. 4651

따라서 HL-4, 25테슬라 자석 로드맵, BEST의 조합은 플라스마 연구 전략인 동시에 공급망 구축 전략으로 볼 수 있다. 중국은 플라스마 성능을 높이는 한편, 고도화된 토카막에 필요한 하드웨어 생태계도 국내에서 확보하려는 것이다.

2030년까지 핵융합과 기타 미래 산업에 3,000억 위안 이상을 투자한다는 수치는 신중하게 봐야 한다. 해당 출처는 이 금액을 핵융합만을 위한 공식 예산이나 HL-4 전용 예산이 아니라, 핵융합을 포함한 여러 미래 산업에 대한 추정치로 제시한다. 49 현재 근거만으로 확실히 말할 수 있는 것은 핵융합이 전략적 투자 분야로 부상했다는 사실이며, 중국의 정확한 국가 단위 핵융합 배정액은 확인되지 않는다.

결론

HL-4는 중국이 인상적인 토카막 실험과 실제 핵융합로에 필요한 어려운 공학 사이의 간극을 좁히려는 시도로 이해하는 것이 가장 정확하다. HL-3의 초고온 플라스마 성과는 물리 연구의 진전을 보여주고, BEST의 582톤 자석은 거대한 초전도 부품을 제작·시험하는 역량이 커지고 있음을 보여준다. HL-4 로드맵은 여기에 더 까다로운 질문을 던진다. 고온 초전도 자석이 핵융합 장치 내부에서 예상되는 지속적이고 가혹한 환경을 견딜 수 있는가라는 문제다.

이는 글로벌 핵융합 경쟁에서 의미 있는 진전이다. 하지만 상업용 핵융합 전력이 준비됐다는 증거가 아니라, 원자로 역량을 향해 나아가는 또 하나의 단계에 가깝다.