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040년 핵융합 에너지 시장 조사
2030년 세계 핵융합 에너지 시장은 4,296억 달러로 추정되며, 2040년에는 8,403억 달러에 이를 것으로 예상되어 2031년부터 2040년까지 연평균 6.9%의 성장률을 보일 것으로 전망됩니다.
주요 보고서 하이라이트:
15개국 이상을 대상으로 한 핵융합 에너지 시장 규모를 가치(십억 달러)로 분석했습니다.
성장 예측을 위해, 주요 사업 참여자들의 현재와 미래 활동을 포함한 과거 핵융합 에너지 시장 동향을 조사했습니다.
이 보고서는 주요 14개 시장 참여자에 대한 상세한 프로파일링을 다룹니다.
이 보고서는 지난 30년 동안의 신규 시장 진입자를 다룹니다.
핵융합 에너지 시장 점유율은 본질적으로 고도로 통합되어 있기 때문에 30~35개 회사에 불과합니다.
핵융합 에너지 시장
핵융합 에너지는 핵융합으로 생성되는 에너지입니다. 태양에서 일어나는 것과 같은 현상입니다. 핵의 지속적인 반응이 태양에 동력을 공급하여 산소가 없는데도 불구하고 태양이 에너지를 방출합니다. 에너지는 오늘날 세계에서 기본적인 필요 요소입니다. 두 개 이상의 가벼운 핵이 서로 융합되면 엄청난 양의 에너지를 생산하는 반응이 일어납니다. 이 에너지는 그 과정에서 질량 차이가 발생하기 때문에 생성됩니다. 생산된 에너지는 깨끗하고 안전하며 환경친화적입니다. 이 에너지가 상업화되면 그 잠재력으로 인해 화석 연료나 다른 어떤 에너지 생산 원의 사용을 줄일 수 있습니다.
예를 들어, 국제에너지포럼(International Energy Forum)의 기사에 따르면, 핵융합은 석탄, 석유, 가스에서 생성되는 에너지보다 4백만 배 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다. 또한, 핵분열 반응을 통해 에너지를 생산하는 원자력 발전소보다 4배 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다. 중수소 원자에서 생성되는 에너지는 융합을 통해 함께 생성됩니다. 중수소는 핵융합로에 사용할 수 있는 잠재력이 높은 연료로 간주됩니다. 1갤런의 바닷물에서 300갤런의 휘발유를 생산할 수 있는 에너지를 얻을 수 있습니다. 그러나 생산되는 에너지는 상대적으로 낮기 때문에 중수소/삼중수소인 d-d 핵융합보다는 다른 핵과의 결합이 선호됩니다.
현재 원자력 발전소는 배출이 전혀 없는 가장 깨끗한 형태의 에너지입니다. 우라늄과 플루토늄은 핵분열 반응을 일으키기 쉽고 제어하기 쉽기 때문에 원자력 발전소에서 핵분열 반응을 일으키는 데 가장 많이 사용됩니다. 그러나 훨씬 더 큰 피해를 일으킬 수 있는 연쇄 반응과 방사성 폐기물은 이것들을 사용하는 것을 꺼리게 만듭니다. 발전소가 폭발하여 인간과 자연에 피해를 입힌 여러 사건으로 인해 정부와 시장 참여자들은 청정 에너지의 대체 원천을 모색하게 되었습니다. 대체 원천은 석탄, 석유, 가스이고, 청정 에너지원은 주로 수력, 태양열, 풍력, 바이오 연료, 수소 연료와 같은 재생 가능한 원천입니다. 전기 기본 부하를 핵융합 에너지로 전환할 경우 얻을 수 있는 몇 가지 이점이 있습니다.
2021-2029 전망:
핵융합 에너지의 개념은 이론적으로 실현 가능한 결과를 얻기 위해 더 큰 규모로 실험되고 있습니다. 융합 반응을 통한 발전은 향후 8-10년 안에 실험 단계에 있을 것으로 예상됩니다. 핵융합 에너지 시장은 아직 투자가 이루어지고 있는 단계에 있으며, 앞으로 몇 년 동안 정기적으로 투자가 이루어질 것입니다. 즉, 이 기간 동안 수익이 발생하지 않을 것입니다.
예를 들어, 민간 자금으로 운영되는 미국의 한 핵융합 회사는 20테슬라 고온 초전도 자석의 프로토타입을 시연함으로써 상업용 핵융합 에너지에 대한 흥미롭고 새로운 고전압, 소형 접근 방식을 개척했습니다. 최초의 중앙 솔레노이드 자석이 국제 협력 핵융합 실험인 ITER에 공급되어 미국 산업의 핵융합 규모 제조 능력을 입증했습니다. 영국의 JET(Joint European Torus)는 24년 전의 기록을 5초 동안의 고출력 펄스로 두 배로 늘렸는데, 이 기록은 플라즈마 안정성이 아니라 실험용 하드웨어의 한계에 의해 제한되었습니다.
캘리포니아에 있는 로렌스 리버모어 국립연구소의 NIF(National Ignition Facility)는 이전 기록보다 8배 높은 에너지 수율을 달성하고 점화 정점에 도달하여 토카막과 유사한 물리 성능을 가진 두 번째 융합 접근법을 제공했으며, 중국의 EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)는 태양보다 5배 더 뜨거운 1억 2,600만 화씨에서 17분 동안 융합 반응을 유지했습니다. 이러한 사례는 진행 중인 핵융합 에너지 분야에 빛을 비추고, 동시에 이 에너지를 상업화하기 위해서는 아직 몇 년이 더 걸릴 것이라는 통찰을 제공합니다. 따라서 이 보고서에서 시장 규모는 2030년으로 예상되는데, 이는 핵융합 에너지의 상업화가 시작될 것으로 예상되는 해입니다.
성장 요인:
현재 76억 명의 인구와 계속 증가하는 에너지 수요로 인해 다양한 에너지 원에 대한 실험이 이루어지고 있습니다. 1차 에너지에 대한 수요는 2021년에 5.8% 증가했으며, 2022년에는 더 증가할 것으로 예상됩니다. 현재 1차 에너지에 대한 수요는 계속 증가하고 있으며, 여전히 인구의 약 11%가 전기를 사용할 수 없습니다. 전기 수요는 급속한 도시화와 교통, 냉방, 대형 가전, ICT 및 기타 부문을 포함한 최종 사용자의 전기화에 기인하여 증가하고 있습니다. 유엔(UN)의 보고서에 따르면, 2050년까지 세계 인구는 97억 명으로 증가할 것으로 추정됩니다. 계속 증가하는 에너지 소비를 충족시키기 위해 오랫동안 사용되어 온 해결책은 핵융합 발전입니다. 앞서 언급한 이유들이 시장 성장의 주요 원동력입니다.
핵융합 발전소의 에너지는 재생 가능 에너지가 아닙니다. 하지만 핵융합과 증식로를 사용하면 지속 가능한 에너지원이 될 수 있습니다. 태양과 유사한 원자핵융합을 통제함으로써, 우리는 무한한 에너지원을 확보할 수 있습니다. 현재 원자로는 더 큰 규모로 사용하기가 매우 어렵습니다. 원자핵융합을 통제함으로써, 엄청난 양의 에너지를 방출할 수 있습니다. 전기 생산에 필요한 기본 부하를 핵융합 에너지가 제공합니다. 핵에너지의 용량이 다른 에너지 원에 비해 훨씬 더 크다는 것은 분명하며, 따라서 시장 성장에 유리하게 작용합니다.
시장 제약:
그러나 핵융합 반응은 장시간 지속될 수 없습니다. 핵융합 반응을 지속시키는 코드는 아직 해독되지 않았습니다. 2030년까지 상업화된 핵융합 에너지를 사용할 수 있게 될 것으로 예상되며, 2050년까지 핵융합 에너지는 최대 전력 생산의 기본 부하를 담당할 것으로 예상됩니다. 이것은 핵융합 에너지 산업에 부정적인 요소로 남아 있습니다. 또한 핵융합 원자로를 건설하는 데 필요한 초기 비용이 상당히 높습니다. 이러한 원자로를 만드는 데 필요한 기반 시설은 정부와 민간 기업 간의 협력뿐만 아니라 여러 국가가 협력해야만 가능할 것이며, 다양한 자금 조달을 통해 여러 기술에 수십억 달러가 투자되고 있습니다. 플라즈마를 유지하고 플라즈마를 이온 상태로 유지하는 데 필요한 수백만 도의 섭씨 열을 유지하는 것은 사실상 어렵습니다. 지속적인 핵융합 반응을 보장하는 접근 방식이 없는데도 불구하고 2025년까지 최대 에너지 생성 목표는 500MW로 설정되어 있습니다. 자기 접근법은 플라즈마를 그 상태로 유지할 수 있는 가능성을 보여주고 있지만, 과학자들은 여전히 플라즈마를 유지하기 위해 고군분투하고 있습니다. 따라서 시장 성장에 걸림돌이 되고 있습니다.
국제 열핵융합실험로(ITER) 프로젝트에는 미국, 중국, 인도, 일본, 한국, 유럽연합을 포함한 35개 회원국이 참여하고 있으며, 프랑스 남부에 건설되고 있습니다. 그 목적은 플라스마 연소를 조사하고 시연하는 것입니다. 플라스마 연소란, 플라스마의 온도를 유지하기에 충분한 헬륨 핵의 에너지가 융합 반응에 의해 생성되어, 외부 가열의 필요성을 줄이거나 없애는 플라스마를 말합니다. 목표는 융합을 대규모의 탄소 없는 에너지 원으로 확립하는 것입니다.
핵융합 에너지는 수많은 기회를 열어줍니다. 핵융합 산업이 시작된 지 30년이 지난 지금, 시장 참여자가 늘어나고 있으며, 대부분의 기업들이 지난 10년 동안 사업을 시작했습니다. 핵융합 에너지 경쟁은 오래되었지만, 이 산업은 아직 실험 단계에 있습니다. 현재 시장 참여자들은 수익이 없는 자금 조달 시리즈를 통해 실험을 진행하고 자금을 모으고 있습니다. 따라서, 시장에서 그러한 소비 가치가 존재하지 않습니다. 수십억 달러의 투자가 이루어지고 있지만 말입니다.
기술별 핵융합 에너지 시장
핵융합 에너지 시장은 기술, 연료, 지역별로 세분화됩니다. 기술별로 시장은 관성 구속과 자기 구속으로 나뉩니다. 자기 구속 부문은 더 높은 시장 점유율을 확보하고 예측 기간 동안 핵융합 에너지 시장의 성장을 계속 주도할 것으로 예상됩니다. 이는 실험, 이론, 모델링, 시뮬레이션 활동의 발전 덕분입니다. 또한, 플라즈마는 자기력을 통해 제어 및 억제할 수 있고, 출력 에너지가 더 높기 때문에 자기 구속 접근 방식의 성장에 더욱 기여합니다.
연료별 핵융합 에너지 시장
연료에 따라 시장은 중수소/삼중수소, 중수소, 중수소-헬륨 3, 양성자 붕소로 나뉩니다. 중수소/삼중수소 연료는 2030년까지 시장 점유율을 지배할 것입니다. 중수소/삼중수소 연료는 핵융합 에너지 생산에 널리 사용됩니다. 중수소와 삼중수소가 융합하면 양성자와 중성자가 각각 2개씩 있는 헬륨 핵이 생성됩니다. 이 반응은 에너지가 높은 중성자를 방출하고, 이 중성자는 다시 많은 양의 에너지를 방출합니다. 따라서 앞서 언급한 이유로 인해 예측 기간 동안 중수소/삼중수소 연료의 우세가 더욱 강화될 것입니다.
핵융합 에너지 시장 지역별
지역별로 분석하면 북미, 유럽, 아시아 태평양, 라틴아메리카, 중동, 아프리카(LAMEA)로 나뉩니다. 북미는 초기 인식, 기술의 존재, 그리고 산업에 대한 투자로 인해 핵융합 에너지 시장에서 큰 비중을 차지할 것입니다. 또한, 가장 큰 중수소 추출 공장이 캐나다에 위치해 있어 이 지역의 시장 성장에 도움이 되고 있습니다. 그러나 유럽은 자금 확보가 가능한 신규 진입자가 시장에 등장함에 따라 핵융합 에너지 시장 예측 기간 동안 더 빠른 속도로 성장할 것으로 예상됩니다.
최근 업계 시나리오 및 발전:
2022년 1월, 중국의 EAST 원자로가 17분 동안 화씨 1억 2,600만 도의 온도를 유지하며 태양보다 약 5배 더 뜨거운 가장 긴 지속 핵융합 기록을 경신했습니다. 중국의 EAST 원자로는 프랑스 남부에 있는 ITER 원자로의 기술을 테스트하는 데 사용되고 있으며, 일부 추정에 따르면 2025년에 가동될 것으로 예상됩니다.
한 달 후 영국에서 유럽 공동 토러스 연구소(JET)의 과학자들은 59메가와트의 지속적인 핵융합 에너지를 생성했다고 발표했습니다. 이는 이전 기록의 두 배에 달하는 에너지 생산량으로, ITER 프로젝트 파트너들에게 또 다른 힘을 실어주었습니다.
영국도 최근 2040년대 국가 에너지 그리드에 연결될 원자로를 개발하는 것을 목표로 하는 STEP 프로젝트(Spherical Tokamak for Electricity Production)를 시작했습니다.
캘리포니아에 본사를 둔 세계 최대의 민간 핵융합 회사인 TAE 테크놀로지스는 8억 8천만 달러의 자금을 조달한 후 2030년까지 상업용 핵융합 발전소를 보유할 것이라고 발표했습니다.
2021년 8월, 로렌스 리버모어 국립연구소는 강력한 레이저를 사용하여 1.3메가와트의 에너지를 생산하는 핵융합에 대한 주요 돌파구를 발표했습니다. 이는 원유 1킬로그램에 포함된 에너지의 약 3%에 해당합니다.
이 업계에는 같은 목표를 향해 노력하는 정부 및 민간 기업체들이 총 37개 있습니다. 접근 방식이 다르더라도 직면하는 도전 과제는 동일합니다. 약 3분의 2가 북미에 위치해 있습니다. 그러나 핵융합 기술은 아직 상업적 용도로 확장할 준비가 되어 있지 않지만, 혁신은 과학의 가장 어려운 도전에 직면한 속도로 진행되고 있습니다.
제1장: 서론
제2장: 요약
제3장: 시장 개요
제4장: 기술별 핵융합 에너지 시장
4.1. 개요
4.1.1. 시장 규모 및 예측
4.2. 관성 구속
4.2.1. 주요 시장 동향, 성장 요인 및 기회
4.2.2. 지역별 시장 규모 및 예측
4.2.3. 국가별 시장 점유율 분석
4.3. 자기 구속
4.3.1. 주요 시장 동향, 성장 요인 및 기회
4.3.2. 지역별 시장 규모 및 예측
4.3.3. 국가별 시장 점유율 분석
제5장: 연료별 핵융합 에너지 시장
제6장: 지역별 핵융합 에너지 시장
7장: 경쟁 구도
8장: 회사 프로필
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