헬리온 에너지

헬리온 에너지(Helion Energy, Inc.)는 미국 워싱턴주 에버렛(Everett)에 본사를 둔 민간 핵융합 발전 스타트업 기업이다. 2013년 데이비드 커틀리(David Kirtley), 존 슬로(John Slough), 크리스 필(Chris Pihl), 조지 보트루벡(George Votroubek)이 공동 창업하였다. 기존의 토카막(Tokamak) 방식과 차별화되는 자기관성핵융합(Magneto-inertial Fusion) 기술을 기반으로, 중수소(D)와 헬륨-3(³He)를 연료로 사용하는 준-무중성자 핵융합(aneutronic fusion) 발전 시스템을 개발 중이다.

역사

헬리온 에너지는 창업 초기부터 NASA와 미국 국방부의 연구 자금 지원을 받았으며, 2014년에는 스타트업 액셀러레이터 Y Combinator의 시드 투자를 유치하였다. 2015년에는 미국 에너지부 산하 ARPA-E의 ALPHA 프로그램 계약을 통해 "FRC 표적의 단계적 자기 압축을 통한 핵융합 조건 달성" 연구를 수행하였다.

2021년까지 누적 약 7억 8,000만 달러의 투자를 유치하며 기업 가치 30억 달러로 유니콘 기업에 등극했고, 오픈AI의 CEO 샘 올트먼(Sam Altman)이 주요 투자자이자 이사회 의장으로 참여하고 있다. 2025년 1월 소프트뱅크 등으로부터 4억 2,500만 달러 규모의 시리즈 F 투자를, 2026년 6월에는 스라이브 캐피털(Thrive Capital) 주도로 4억 6,500만 달러 규모의 시리즈 G 투자를 유치하여 기업 가치가 약 155억 달러로 평가되었다.

2023년 5월, 헬리온은 마이크로소프트(Microsoft)와 세계 최초의 상업용 핵융합 전력 구매 계약을 체결하여 2028년까지 50MW의 전력을 공급하기로 합의하였다. 같은 해 10월에는 북미 최대 철강 기업 뉴코어(Nucor)와 500MW급 핵융합 발전소 공동 개발 계약을 체결, 2030년 가동을 목표로 하고 있다. 2025년 7월 말에는 워싱턴주 말라가(Malaga)에서 세계 최초의 상업용 핵융합 발전소 "오리온(Orion)"의 건설에 착공하였다.

기술

헬리온의 핵융합로는 길이 약 12m의 아령 형태로, 컨테이너 박스에 들어갈 정도의 소형 크기를 갖는다. 초전도체와 증기 터빈을 사용하지 않는 점이 전통적 핵융합로 설계와의 주요한 차이이다.

작동 원리는 다음과 같다:

1. 중수소와 헬륨-3 연료를 플라즈마화하여 자기장으로 가둔다(FRC: Field-Reversed Configuration).
2. 축전기에 저장된 전기를 코일에 순차 방전하여 플라즈마를 시속 약 160만 km까지 가속한다.
3. 핵융합로 중앙에서 두 플라즈마가 충돌하고, 중앙 코일이 자기장으로 압축하여 핵융합 반응을 유도한다.
4. 반응으로 방출된 하전 입자에 의해 플라즈마가 팽창하며 전자기적 반발력이 발생한다.
5. 패러데이 법칙에 따라 코일에 전류가 유도되어 축전기가 재충전된다(직접 에너지 변환, Direct Energy Conversion).
6. 축전된 직류 전기를 인버터로 교류 변환하여 전력망에 공급한다.

연료로는 중수소-삼중수소(D-T) 대신 중수소-헬륨-3(D-³He)를 사용한다. 헬륨-3은 지구상에 극히 희소하므로, 중수소-중수소(D-D) 부반응을 통해 헬륨-3을 자체 증식하는 특허 기술을 보유하고 있다. D-³He 반응은 중성자 발생이 D-T 반응 대비 현저히 적어 방사화 문제가 완화되나, 더 높은 플라즈마 온도(약 10억 도)를 요구하여 기술적 난이도가 높다.

2026년 2월, 헬리온은 플라즈마 온도 1억 5,000만 ℃(약 150M°C) 달성에 성공했으며, 민간 기업 최초로 중수소-삼중수소 핵융합 실험에도 성공했다고 발표하였다.

비판 및 논란

헬리온 에너지의 기술적 주장과 사업 일정에 대해서는 학계와 업계에서 다양한 비판이 제기되고 있다.

• FRC 방식의 검증 부족: FRC 방식은 1960년대부터 연구되어 왔으나, 아직까지 순 에너지 생산(net energy gain)에 성공한 사례가 없다.
• D-³He 반응의 난이도: D-³He 반응은 D-T 반응보다 반응률이 현저히 낮아, 실질적 상용화를 위해서는 10억 도 이상의 온도가 필요하다는 지적이 있다. 1억 도 수준에서는 D-D 부반응이 D-³He 반응보다 우세하여 중성자 발생량이 증가한다.
• 방사선 차폐 문제: 공개된 반응로 사진에서 충분한 중성자 차폐 시설이 확인되지 않는다는 비판이 있다. 회사 측은 시제품 "폴라리스(Polaris)"에서 붕소 첨가 폴리에틸렌과 콘크리트로 차폐한다고 밝히고 있다.
• 학계와의 소통 부족: 2024년 블룸버그 보도에 따르면, 헬리온은 타 핵융합 스타트업에 비해 학회에서의 연구 결과 공개가 적고, 내부적으로 성차별 등 조직 문화 논란이 제기된 바 있다.
• 이해충돌 문제: 샘 올트먼이 헬리온의 최대 투자자이자 이사회 의장으로서, 오픈AI에 헬리온 투자 라운드 주도를 요청한 정황이 보도되며 이해충돌 문제가 대두되었다.

주요 투자 유치 및 계약 연혁

같이 보기

• 핵융합 발전
• 자기관성핵융합
• FRC(Field-Reversed Configuration)
• 무중성자 핵융합
• ITER
• 토카막