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일 기업, 핵융합 기술 활용한 차세대 지열발전 투자
알파경제
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2018년 설립된 퀘이즈 에너지는 핵융합 연구에서 사용하는 고주파 전자파인 ‘밀리미터파’를 활용해 지하 깊숙한 곳의 고온암반을 굴착하는 기술을 개발하고 있다. 공동 창업자 중 한 명인 폴 워스코프는 핵융합 연구자 출신으로, 플라즈마를 가열하는 밀리미터파 기술을 암반 굴착에 활용하는 아이디어에서 사업을 시작했다.
일본 기업들의 관심도 높아지고 있다. 미쓰비시상사가 2024년 출자한 데 이어 2026년에는 이데미쓰코산이 투자에 참여했으며 JERA도 자금을 투입했다. 일본에서 생산할 수 있으면서 탄소 배출이 적고 24시간 안정적으로 전력을 공급할 수 있는‘청정 기저전원’ 확보가 투자 배경으로 꼽힌다.
퀘이즈는 차세대 지열발전의 발전 비용을 메가와트시(MWh)당 50~100달러(약 79001만5800엔) 수준으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다. 이는 미국 화력발전의 평균 발전 비용인 MWh당 76~118달러와 비교해도 경쟁력 있는 수준이다.
기존 지열발전이 지하의 고온 수증기를 끌어올려 발전하는 것과 달리 퀘이즈는 지하 깊은 곳의 고온 암반 자체가 가진 열을이용한다. 고온 암반에 인공적으로 균열을 만든 뒤 지상에서 물을 주입·순환시켜 열을 회수하는 방식이다.
특히 지하 깊은 곳에는 섭씨 300~500도의 고온 암반이 광범위하게 분포해 있어 발전 가능 지역을 크게 넓힐 수 있다는 장점이 있다. 퀘이즈에 따르면 하나의 시추공에서 기존 지열발전의 5~10배에 해당하는 열에너지를 확보할 수 있다.
관건은 굴착 기술이다. 깊은 지하의 암반은 단단해 기존 드릴로 굴착하면 막대한 시간과 비용이 필요하다. 퀘이즈는 이를 해결하기 위해 핵융합 발전에서 플라즈마를 가열하는 데 사용되는 밀리미터파 발생 장치를 활용한다. 밀리미터파로 암석을 고온으로 가열해 파쇄하는 방식이다.
2025년 실증시험에서는 밀리미터파를 이용해 암반을 118m까지 굴착하는 데 성공했다. 굴착 속도는 기존 드릴보다 10배 이상 빨랐다. 물리적으로 암석을 깎는 드릴과 달리 장비 자체가 마모되지 않아 장기간 사용할 수 있다는 것도 장점이다.
상용화까지는 해결해야 할 과제도 남아 있다. 암석을 파쇄하면서 발생하는 잔해 처리와 밀리미터파 에너지를 손실 없이 지하깊은 곳까지 전달하는 기술, 고압 환경에서 시추공이 무너지지 않도록 유지하는 기술 등이 대표적이다.
퀘이즈는 현재 지층 조사를 위한 시추 작업을 진행하고 있다. 조사를 마친 뒤 2026년 10~12월 두 개의 시추공을 만들고, 2027년 1~3월에는 물을 순환시켜 처음으로 지하 암반에서 열을 추출할 계획이다.
퀘이즈는 2030년 미국에서 상용화하는 것을 우선 목표로 하고 있다. 이후 해외 시장 진출 후보로 일본을 유력하게 검토하고있다. 일본은 화산 활동이 활발해 지열자원이 풍부한 데다 관련 기술을 보유한 제조업체도 있다.
일본에서는 캐논(7751 JP)과 교토퓨저니어링 등이 밀리미터파 발생 장치를 개발하고 있어 향후 퀘이즈가 일본 기업으로부터관련 장비를 조달할 가능성도 있다. 퀘이즈 측은 일본 파트너 기업들과 협력해 기술 개발과 사업화를 추진한다는 방침이다.