방사성 적은 친환경 에너지
핵융합 반응 70초 유지 성공
미래 에너지원으로 주목받는 핵융합 발전의 기초연구를 위해 만든 한국형 핵융합실험로(KSTAR)가 세계 최장 반응 기록을 갱신했다.
국가핵융합연구소는 14일 KSTAR가 핵융합 반응을 1분 넘게(70초) 유지하는데 성공했다고 밝혔다. 지난해 KSTAR가 달성한 기록(55초)을 뛰어넘은 성과다. 박현거 국가핵융합연구소 KSTAR연구센터장은 “KSTAR가 세계에서 가장 정교한 핵융합 실험 장치임이 다시 입증됐다”고 말했다.
핵융합 발전의 원리는 원자력 발전과 반대다. 원자력 발전은 무거운 원소(우라늄)의 원자핵이 분열되며 나오는 에너지로 전기를 생산하는 데 비해 핵융합 발전은 가벼운 원소(수소)의 원자핵이 결합할 때 나오는 에너지를 이용한다. 태양이 에너지를 만드는 원리와 같아 ‘인공태양’이라고 불린다. 온실가스 배출이 없고, 방사성물질도 원전보다 훨씬 적어 친환경 에너지원으로 분류된다.
그러나 핵융합 반응을 지상에서 지속적으로 일으키기란 쉽지 않다. 수소에서 떨어져 나온 원자핵들은 서로 밀어내며 확산되는 성질이 있다. 때문에 이들을 결합시키려면 특수 용기에 가둔 채 온도를 1억도 가까이 올려야 한다. 좁은 공간에서 빠르게 움직이다 순간적으로 부딪혀 결합하도록 만드는 것이다. 원자핵을 얼마나 잘 가둬놓느냐가 핵융합 장치의 성능을 좌우한다. 미국과 일본 등 선진국들도 핵융합 성능을 끌어올릴 수 있는 최적의 반응 조건을 경쟁적으로 연구하고 있다.
상용 발전소까지는 아직 갈 길이 멀다. KSTAR 연구진은 미국과 유럽연합(EU), 일본, 중국 등과 함께 프랑스에 국제핵융합실험로(ITER)를 지을 예정이다. KSTAR의 10배 규모다. 이 정도는 돼야 신형 원전과 비슷한 만큼(1기가와트)의 전기 생산이 가능해진다. 유럽은 2030년대에 핵융합발전소 건설을 시작, 2040년대에 실제 전기를 뽑겠다는 계획이다.
회의적 시각도 적잖다. 수십초 유지하기도 힘든 핵융합 반응을 과연 24시간 지속할 수 있을지 의문인 데다가 발전소 건설비도 원전의 2배가 넘기 때문이다. 그러나 오영국 부센터장은 “니오븀 등 핵융합 발전용 재료 가격은 내려갈 전망이고, 폐기물 걱정 없이 어느 나라든 운영할 수 있다는 장점이 있는 만큼 기술 개발은 계속될 것”이라고 강조했다. 임소형 기자 precare@hankookilbo.com
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