# 제 고등학교 친구가 ITER에 근무합니다. 괜히 뿌듯하네요~ ㅎ
- 제니퍼 그랜홈 미국 에너지부 장관의 발표는 다음과 같았습니다. "지난 5일 로런스 리버모어 국립연구소(LLNL)의 핵융합 연구 시설 ‘국립점화시설(NIF)’ 연구팀이 핵융합 ‘점화(ignition)’에 처음으로 성공했습니다."
- 원자력 발전은 우라늄이나 플루토늄의 핵이 분열하면서 나오는 에너지를 씁니다. 반면 핵융합은 수소처럼 작은 원자가 합쳐져 다른 원자로 만들어지는 과정에서 남는 핵에너지를 씁니다.
- 이론적으로 핵융합 에너지의 효율은 현재 가장 효율이 높은 발전 방식인 원자력의 7배 수준입니다. 수소 1kg으로 핵융합 반응을 일으키면 석탄 8t을 사용한 화력발전만큼의 전력을 생산할 수 있습니다.
- 핵분열인 원자력발전과 달리 고준위 방사성 폐기물이 나오지 않고, 무한에 가까운 원료(바닷물)가 있기 때문에 ‘꿈의 청정 에너지’라는 수식어도 과하지 않다고 할 수 있습니다.
- 지금까지 가장 유력한 핵융합 발전 방식은 ‘토카막’입니다. 도넛 형태의 진공용기 내부에 고온의 플라스마를 일으켜 그 안에서 핵융합을 일으키는 겁니다.
- 대전 한국핵융합에너지연구원 내에 있는 핵융합 실증로 KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 건설에만 5000억원이 넘는 예산이 투입됐고, 매년 500억~800억원이 들어가고 있습니다.
- 플라스마 같은 물리 현상은 여러 변수가 각기 다른 사이클로 나타나는데, 100초면 나타날 수 있는 모든 현상을 제어할 수 있다는 겁니다. 한국은 현재 1억도의 플라스마를 30초 유지할 수 있는데 세계 최고 기록입니다.
- 바로 프랑스 카다라슈에 건설되고 있는 국제핵융합실험로(ITER)입니다. 건설에만 무려 20조원이 투자되는 ITER는 유사 이래 최대의 국제 공동 프로젝트로 불립니다. 한국·미국·러시아·유럽·일본·중국·인도 등 7개국이 참여합니다.
- 현재 공정률이 77% 수준인데 2035년이면 핵융합 발전 상용화 여부가 가려질 것으로 기대를 모으고 있습니다.
- 그런데 미국 로런스 리버모어 국립연구소는 토카막 같은 자기장 가둠 방식을 사용하지 않고 핵융합 발전을 시도했습니다. 여기에는 고에너지 레이저가 사용됩니다. ‘관성 가둠’ 또는 ‘레이저 핵융합’이라고 불리는 방식입니다.
- 우선 핵융합의 원료인 중수소와 삼중수소를 작은 금속 용기에 넣습니다. 이어 사방에서 192개의 강력한 레이저로 이 용기를 동시에 쏩니다. 여기에 사용하는 전력은 500TW(테라와트)에 이르는데 미국 전역이 한번에 사용하는 순간전력의 1000배에 이릅니다.
- 레이저를 받으면 용기 내부 온도가 순식간에 높아지고 강한 압력이 생겨나 내부의 수소를 압축합니다. 이 과정에서 핵융합이 이뤄집니다.
- 관성 가둠 방식의 문제는 엄청난 에너지가 투입되는데 비해 발생하는 에너지가 형편 없다는 것이었습니다. 에너지를 만들어내는 것이 발전이라면, 더 많은 에너지를 투입해 적은 에너지를 얻는 것은 발전이 아니죠.
- 하지만 이번 실험에서 연구진은 2.05MJ(메가줄)의 에너지를 이용해 3.14MJ의 핵융합 에너지를 얻었습니다. 인풋 보다 아웃풋이 1.5배 정도 많습니다. 이를 ‘점화’라고 합니다.
- 발전을 해서 에너지를 얻는다는 것은 에너지를 증폭하는 과정(증폭)과 이를 유지하는 과정(지속)이 모두 있어야 합니다.
- 미국의 관성 가둠은 점화는 했지만, 이를 지속할 수 있는 방법이 아직 없습니다.
- 국제사회의 전폭적인 지원을 받는 ITER가 성공한다면 2050년에는 실제 발전소 운영이 가능해집니다.
- “열에너지로 전기생산을 하면 30%의 효율이지만, 수소를 생산하면 효율이 80~90%에 이른다”는 겁니다. 핵융합 발전소에서 전기 대신 수소를 생산하고 이를 수소연료전지로 만들면 어디서나 사용할 수 있다는 얘기입니다.
- 미국 MIT 출신들이 만든 코먼웰스퓨전시스템스는 ‘스파크(SPARC)’라는 소형 핵융합로를 만들고 있습니다.
- 이 회사의 무기는 기존 초전도 자석보다 훨씬 높은 온도(그래도 영하 173도)에서 구동하는 고온 초전도 자석입니다.
- 구글과 쿠웨이트투자청이 투자한 미국 TAE테크놀로지스도 ‘코페르니쿠스’라는 핵융합로를 만들고 있습니다.
- 제프 베이조스 창업자가 투자한 캐나다 제너럴퓨전은 영국 옥스퍼드 인근에 대규모 실험로를 건설하고 있고, 미국 헬리온 에너지는 “2040년까지 전세계 발전량의 20%를 핵융합으로 대체하겠다”고 호언장담하고 있습니다.
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