2025~2037년 글로벌 시장 규모, 예측 및 추세 하이라이트
핵융합 시장 규모는 2024년에 3,316억 달러였으며 2037년 말에는 6,338억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 예측 기간(2025~2037년) 동안 연평균 성장률(CAGR) 5.1%로 확장될 것으로 예상됩니다. 2025년 핵융합 산업 규모는 3,451억 3천만 달러로 평가됩니다.
핵융합 시장은 기술 발전, 민간 투자 증가, 세계 인구 증가로 인해 급속한 성장을 보이고 있습니다. 그러나 기존 에너지 시스템은 환경적으로 지속 불가능하고, 경제적으로 불안정하며, 글로벌 불안을 야기하고 있습니다. 이렇게 증가하는 수요를 충족하려면 깨끗하고 저렴하며 풍부한 에너지원으로의 전환이 필수적이며 청정 에너지 기술의 획기적인 발전이 필요합니다.
또한 프랑스 남부에서는 국제핵융합실험로(ITER)와 같은 랜드마크 프로젝트가 건설 중입니다. ITER는 대규모 및 무탄소 에너지원으로서의 핵융합 가능성을 입증하기 위한 자기 핵융합 장치인 세계 최대의 토카막입니다. 플라즈마를 자기장 내에 가두어 가열함으로써 ITER는 열핵융합으로 인한 순 에너지 이득을 달성하여 미래 핵융합 발전소의 기반을 마련하는 것을 목표로 합니다. 이 ITER 프로젝트는 중국, 유럽 연합, 인도, 일본, 한국, 러시아, 미국을 포함한 35개국이 함께 핵융합 과학 및 원자로 기술을 발전시키기 위한 공동 노력을 기울이는 것입니다.
한편, 캘리포니아에 본사를 둔 TAE Technologies와 같은 민간 계획에서는 핵융합 기술 개발을 위해 약 12억 달러에 달하는 상당한 민간 자금을 확보했습니다. TAE는 깨끗하고 지속 가능한 에너지원 제공을 목표로 첨단 빔 구동 현장 예약 구성(FRC) 원자로에 중점을 두고 있습니다. 핵융합 에너지의 상용화는 세계 에너지 환경을 변화시켜 세계적으로 증가하는 에너지 수요에 대한 지속 가능한 솔루션을 제공할 것입니다. 기존 원자력 발전소는 우라늄과 같은 무거운 원자가 붕괴되어 에너지를 방출하는 과정인 핵분열을 통해 에너지를 생성합니다. 반면에 핵융합은 극도로 높은 온도와 압력에서 수소와 같은 가벼운 원자핵을 결합하여 에너지를 생산합니다.
대부분의 핵융합로 설계는 수소 동위원소, 즉 중수소(D)와 삼중수소(T)를 활용하여 플라즈마를 생성하는 데 중점을 둡니다. 플라즈마는 이온화된 원자와 하전 입자로 구성된 고에너지 물질 상태입니다. 핵융합은 더 낮은 온도와 밀도를 필요로 하기 때문에 일반 수소보다 이러한 동위원소에서 더 빠르게 발생합니다. 핵분열과 달리 중수소-삼중수소 핵융합은 단기간 중성자 방사선만 생성하며 장기간 방사성 폐기물을 생성하지 않습니다.
핵융합 부문: 성장 동인 및 과제
성장 동력
- 업계에서 도구에 대한 필요성 증가: 핵융합 시장에서는 핵융합로의 건설 및 유지 관리에 중요한 특수 도구 및 인프라에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 핵융합로 부품 제조에는 극한의 열과 중성자 복사를 견딜 수 있는 재료 개발, 강렬한 열 배출 관리, 정밀한 엔지니어링 허용 오차 달성 등의 과제가 있습니다. 이는 지속적인 핵융합 반응을 위한 필수 조건을 달성하기 위해 정밀 엔지니어링 툴링이 필수적인 핵융합 기술의 복잡한 설계 및 운영 요구 사항에 의해 크게 좌우됩니다.
핵융합을 위한 전문 도구의 개발 및 생산은 산업 공급망 생태계를 강화하는 동시에 재료 과학 및 엔지니어링을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 영국 원자력청(UKAEA)은 설계 통합 및 효율성 향상을 목표로 업계 파트너와 협력하여 차세대 디지털 도구를 사용하여 핵융합 발전소 설계를 가속화하고 있습니다.
이는 핵융합 발전소의 운영 효율성과 안전성을 향상시켜 투자 증가와 산업 간 협력을 통해 핵융합 시장을 주도합니다. 예를 들어, 플라즈마 직면 부품을 처리하기 위한 고정밀 로봇 시스템의 발전으로 원자로 성능과 수명이 크게 향상되었습니다. General Atomic 및 Tokamak Energy와 같은 회사는 이러한 혁신적인 솔루션 개발에 앞장서고 있습니다.
- 4세대 기술의 발전: 원자력 에너지의 급격한 도약은 이전 세대보다 향상된 안전성, 효율성, 지속 가능성을 제공합니다. 이러한 개선 사항은 전통적인 원자로가 장기간에 걸쳐 안전한 보관이 필요한 장수명 방사성 폐기물을 생산하는 핵융합 시장에서 가장 중요합니다. 더욱이 기존 원자로는 핵연료의 에너지 잠재력 중 극히 일부만을 사용하므로 비효율성을 초래하며, 사고 방지를 위한 원자로 안전 확보는 원자력 에너지 분야에서 중요한 관심사였습니다. 폐기물 관리, 연료 효율성, 운영 안전과 같은 오랜 과제를 해결하여 4세대 기술의 발전을 주도합니다.
IV세대 기술을 핵융합로에 통합하면 타당성과 매력이 향상되어 연구 개발에 대한 투자가 늘어나고 핵융합 시장 확장이 촉진됩니다. 예를 들어, 나트륨냉각고속로(SFR)는 사용후 핵연료에서 악티나이드를 소비하여 장기 방사성 폐기물을 최소화하도록 설계되었습니다. 초고온 원자로(VHTR)는 음의 온도 계수와 같은 고유한 안전 특성을 사용하므로 온도가 과도하게 상승하면 원자로의 출력이 자연스럽게 감소합니다.
중국 TR-PM은 소형 모듈형 원자로입니다. 2021년 12월 전력생산을 시작해 2023년 말 상업운전에 들어간 (HTGR) 고온 가스 냉각기 페블베드 4세대 원자로로, 세계 최초로 가동 중인 4세대 원자로는 원자로 안전성과 효율성 향상에 향상된 원자력 기술의 잠재력을 입증했다.
마찬가지로, 나트륨 고속 원자로와 용융염 에너지 저장 시스템을 결합한 TerraPower의 나트륨 원자로 개발은 에너지 생산에 혁명을 일으킬 수 있는 4세대 발전의 잠재력을 보여줍니다. 4세대 융합과 개선 및 융합 기술 개발은 혁신을 위한 역동적인 환경을 조성하여 에너지 생산의 미래를 형성하기 위해 노력하는 정부, 민간 투자자, 국제 협력의 관심을 끌고 있습니다.
도전과제
- 높은 원자력 에너지 비용: 핵융합 기술의 상당한 비용은 핵융합 기술의 광범위한 채택과 핵융합 시장 확장에 큰 장애물로 남아 있습니다. 핵융합로의 개발에는 건설뿐만 아니라 광범위한 연구 개발을 위한 상당한 자본 투자가 필요합니다. 이러한 높은 비용은 기술적 복잡성, 극한 조건을 견딜 수 있는 향상된 재료의 필요성, 원자로 개념에서 운영 개발까지 전환하는 데 필요한 장기간의 시간에서 비롯됩니다.
결과적으로, 높은 재정적 부담으로 인해 핵융합은 보다 확립되고 비용 효율적인 재생 에너지원에 비해 경쟁적 열세에 놓이게 됩니다. 결과적으로, 투자자와 정부가 대체 에너지 생성 방법에 대한 핵융합 프로젝트의 경제적 타당성을 평가함에 따라 핵융합 시장의 성장이 제한됩니다.
- 지속 가능한 핵융합 달성의 기술적 과제: 소비하는 에너지보다 더 많은 에너지를 생성하는 제어된 핵융합 반응을 달성하는 것은 여전히 중요한 기술적 과제로 남아 있습니다. 융합에 필요한 극한의 온도와 압력을 유지하는 것은 매우 복잡하며, 현재 기술은 실용적이고 확장 가능한 에너지 생산을 위한 필수 이정표인 안정적이고 지속적인 순 에너지 이득을 아직 달성하지 못했습니다. 이러한 핵심 과제는 실험용 핵융합로에서 운영 시스템으로의 전환을 방해하여 개발 일정을 지연시키고 안정적인 에너지원으로서의 핵융합의 타당성에 대한 우려를 불러일으킵니다.
핵융합 시장: 주요 통찰력
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기준 연도 |
2024년 |
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예측 연도 |
2025년부터 2037년까지 |
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CAGR |
5.1% |
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기준연도 시장 규모(2024년) |
3,316억 달러 |
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예측 연도 시장 규모(2037년) |
6,338억 달러 |
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지역 범위 |
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핵융합 세분화
기술(관성 감금 및 자기 감금)
관성 제한 부문은 2037년까지 핵융합 시장 점유율 72.1% 이상을 차지할 것으로 예상됩니다. 관성 제한 핵융합에서 장치는 레이저나 이온 빔과 같은 강력한 에너지원을 사용하여 중수소-삼중수소 9D-T) 연료가 포함된 작은 구형 펠릿을 매우 높은 밀도로 빠르게 압축합니다. 이러한 압축은 연료를 가열하는 충격파를 생성하고, 임계 임계값에 도달하면 점화가 발생하여 핵융합 반응으로 이어집니다. 미국의 국립 점화 시설(NIF)은 2021년 8월에 1.3메가줄(MJ)의 핵융합 수율을 발표하면서 이 분야에서 눈에 띄는 진전을 이루었습니다. 이는 점화 달성을 향한 상당한 진전을 의미합니다.
ICF를 사용하는 개념적 핵융합 발전소에서 프로세스에는 잠재적으로 초당 여러 번 연료 알갱이의 빠르고 반복적인 점화가 포함됩니다. 이러한 핵융합 반응에서 발생하는 막대한 열은 굳어져 증기를 생성하고, 그 증기는 터빈을 구동하여 전기를 생산하게 됩니다. 이 접근 방식은 태양의 에너지 생산 메커니즘을 복제하여 미래를 위한 사실상 무제한의 청정 에너지원에 대한 전망을 제공하는 것을 목표로 합니다.
반면에 자기 감금은 예측 기간 동안 핵융합 시장에서 27.1%의 점유율을 차지합니다. 자기 시스템은 전자석을 사용하여 토로이드(도넛 모양) 챔버에 갇힌 플라즈마를 포함합니다. 토카막에서는 플라즈마가 중국에서 입증된 것처럼 섭씨 1억도가 넘는 온도로 가열됩니다. 1000초 이상 이러한 온도를 유지한 실험용 첨단 초전도 토카막(EAST). 가열 방법은 플라즈마 내에 강한 전류를 포함하고 마이크로파 가열과 같은 보조 시스템을 사용합니다. 예를 들어 ITER 프로젝트에서는 전자 사이클로트론 공명 가열(ECRH) 시스템을 사용하여 고강도 전자기 방사선을 사용해 플라즈마의 전자를 가열할 계획입니다.
융합 과정에서 플라즈마는 극도로 높은 온도에 도달하므로 높은 안정성과 효율성을 유지하려면 효과적인 격리가 필요합니다. 자기장은 이러한 목적에 특히 적합합니다. 하전된 이온과 전자가 자연적으로 자기장선을 따라가며 에너지 손실을 방지하기 때문입니다. 열 방출 및 에너지 손실을 일으킬 수 있는 반응기 벽과의 접촉을 방지하기 위해 플라즈마는 환상형 자기장 내에 갇혀 있습니다.
최적의 구속을 위해 폴로이드 필드 구성요소가 환상형 필드에 중첩되어 플라즈마를 효과적으로 포함하고 제어하는 나선형 자기 구조를 생성합니다. 지속적인 발전에 대한 입증된 솔루션을 통해 관성 구속은 전 세계 에너지 수요에 대한 잠재적 솔루션 중 가장 중요한 솔루션입니다. 기술 부문의 지배적인 강점은 공공 투자자와 민간 투자자 간의 신뢰를 의미합니다.
연료(중수소/삼중수소, 중수소, 중수소, 헬륨-3, 양성자 붕소)
수소의 중동위원소인 중수소와 삼중수소는 핵융합 반응의 주요 연료 역할을 합니다. 천연 수소의 약 0.0312%를 구성하는 중수소는 바닷물에서 효율적으로 추출할 수 있어 거의 고갈되지 않는 자원입니다. 반면 삼중수소는 반감기가 12.3년으로 짧아 희소성이 크다. 그러나 핵융합 중에 생성된 중성자와 반응하여 리튬을 번식시켜 핵융합로 내에서 합성할 수 있습니다. 지구상의 희귀 동위원소인 중수소와 헬륨-3은 외계에서 추출하거나 다른 핵 반응을 통해 생산해야 합니다.
이 연구는 일부 반응이 발생할 수 있지만 중성자를 직접 생성하지 않기 때문에 미래에 양성자-붕소-11 핵융합 반응을 활용하는 것을 목표로 합니다. 이론적으로 물 1리터에 포함된 중수소는 석유 300리터를 연소시키는 것과 동일한 양의 에너지를 생성할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 막대한 에너지 잠재력은 지구의 바다가 수백만 년 동안 전 세계 에너지 수요를 감당할 만큼 충분한 중수소 매장량을 보유하고 있음을 의미합니다.
글로벌 핵융합 시장에 대한 심층 분석에는 다음 세그먼트가 포함됩니다.
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기술 |
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연료 |
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이 보고서 맞춤 설정핵융합 산업 - 지역 개요
유럽 시장 통계
2037년까지 유럽 핵융합 시장은 35.9% 이상의 수익 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 프랑스의 ITER 프로젝트와 같은 공동 노력을 통해 핵융합 연구의 최전선에 남아 있습니다. 핵융합은 금세기 후반의 주요 에너지원이 될 것이며, 유럽은 자원이 적절하게 관리된다면 선도할 수 있는 좋은 위치에 있습니다. 프랑스 및 독일에서는 운송, 공간 냉방, 대형 가전제품, 정보 및 산업 분야를 비롯한 다양한 매장에서 전기화 증가로 인해 전기 수요가 증가하고 있습니다. 통신 기술(ICT).
특히 농촌 지역에서 전 세계 인구의 11% 이상인 10억 명 미만으로 전기 없이 서비스를 제공하는 사람들의 수를 최소화하기 위해 전기 접근을 확대하는 데 상당한 진전이 있었습니다. 유럽연합 집행위원회는 원자력을 에너지 전환의 기본 구성 요소로 강조하는 에너지 2050 로드맵을 발표했습니다. 이는 원자력이 비용 효율성을 유지하면서 저탄소 전력을 공급하는 데 중요한 역할을 한다는 점을 강조합니다. 또한 원자력, 재생에너지, 탄소 포집 및 저장(CCS)을 통합하여 온실가스 배출을 80% 감소시키는 5가지 시나리오를 설명합니다. 모든 시나리오에서 전기는 점점 더 지배적인 역할을 하여 최종 원자력 에너지 소비에서 차지하는 비중이 거의 두 배로 늘어날 것으로 예상됩니다. 이러한 리더십은 그리드 패리티 및 지속 가능한 에너지 생성 달성에 중점을 둔 유럽 연합의 대규모 투자를 통해 강화되었습니다.
아시아 태평양 시장 분석
세계 에너지 수요는 인구 증가와 중국 및 인도와 같은 개발도상국의 경제 확장으로 인해 향후 수십 년 동안 크게 증가할 것으로 예상됩니다. 원자력은 이러한 수요를 충족하는 데 중요한 역할을 하며, 글로벌 기후 변화에 대한 우려를 해결하는 동시에 신뢰할 수 있는 기저부하 전력 공급원을 제공합니다. 저탄소 에너지원인 원자력발전은 재생에너지원에 비해 생산된 에너지 단위당 수명주기 온실가스 배출량이 가장 낮은 에너지원 중 하나입니다. 화석 연료 기반 발전과 달리 원자력은 수명 주기 동안 온실가스 배출량을 최소화하므로 기후 변화 완화를 목표로 하는 전략의 중추적인 구성요소입니다.
핵융합 환경을 지배하는 기업
- Zap 에너지
- 회사 개요
- 비즈니스 전략
- 주요 제품 제공 사항
- 재무 성과
- 핵심성과지표
- 위험 분석
- 최근 개발
- 지역적 입지
- SWOT 분석
- TAE 기술
- 영연방 융합
- 헬리온 에너지
- 록히드 마틴
- Hyperjet Fusion
- 마블 퓨전
- 유형 1 에너지
- HB11
- Agni Fusion Energy
주요 기업들은 핵융합 발전의 타당성과 확장성을 유지하기 위해 소형 핵융합로와 향상된 자기 감금 기술의 혁신적인 접근 방식을 활용하고 있습니다. 상당한 공공 및 민간 투자자를 유치합니다. 그들의 전문 지식과 인프라를 통해 핵융합 에너지를 실제 구현으로 발전시키는 데 앞장서고 있습니다.
In the News
- 2025년 2월, 사모펀드 회사인 Pine Island New Energy Partners(PINEP)와 시장 최고의 스텔라레이터 핵융합 회사인 Type One Energy는 핵융합 에너지 산업을 위한 더욱 강력한 공급망 개발을 가속화하기 위한 전략적 파트너십을 발표했습니다. 전 세계 핵융합 부문이 빠르게 상용화에 가까워짐에 따라 특수 부품과 고급 제조 기술의 공급을 최적화하고 확장해야 할 필요성이 그 어느 때보다 시급해지고 있습니다.
- 2024년 6월, Helion Energy는 핵융합 발전을 활용하여 워싱턴과 그 외 지역의 지속 가능한 에너지 미래에 기여하기 위해 적극적으로 참여했습니다. 이 조직은 세계 최초의 핵융합 발전소 중 하나를 개발하고 있습니다. 현재 Helion Energy는 융합 기술을 이론적 개념에서 실제 적용으로 전환하는 과정에서 Microsoft, Nucor 등 유명 고객과 협력하고 있습니다.
저자 크레딧: Dhruv Bhatia
- Report ID: 7377
- Published Date: May 02, 2025
- Report Format: PDF, PPT
