"핵융합으로 에너지 순생산 성공...미국 정부 13일 공식 발표"

미국 정부가 핵융합 기술과 관련해 "중요한 과학적 돌파구"를 현지시간 13일 발표할 예정이라고 미국과 영국 등의 주요 언론매체들이 전했습니다.

미국 워싱턴포스트(WP)는 이 발표가 "과학자들이 에너지를 순(純)생산하는 핵융합 반응을 일으키는 데에 처음으로 성공했다"는 내용일 것이라고 추측했습니다.

즉 핵융합 반응을 일으키기 위해 투입한 에너지보다 더 큰 에너지를 핵융합 반응으로 만드는 데 성공했다는 것입니다.

그러면서 이번에 발표될 연구 결과가 핵융합에 의한 전력 생산에 획기적 돌파구가 될 것이라고 설명했습니다.

핵융합은 태양과 같은 별이 빛과 열을 뿜는 원리입니다.

우주를 이루는 기본 단위인 원자는 원자핵과 전자로 구성되는데, 원자핵이 아주 강력한 압력과 열을 통해 합쳐지는 것이 핵융합입니다.

지구상에서 핵융합을 일으켜 안정적으로 에너지를 만드는 기술이 상용화하면 온실가스나 오염물질을 배출하지 않고 전력을 사실상 무제한으로 얻을 수 있을 것으로 기대됩니다.

이런 목표를 위해 1950년대부터 미국을 포함한 세계 여러 나라에서 천문학적 연구비를 투입하고 있습니다.

이번 연구 성과는 버클리 캘리포니아대 등이 참여해 1952년 설립된 '로런스 리버모어 국립연구소'(LLNL)에 있는 핵융합 연구 시설 '국립 점화 시설'(NIF)에서 나왔습니다.

NIF는 '관성 가둠 핵융합'(inertial confinement fusion·ICF)이라는 방식의 핵융합 연구 시설로, 1997년 착공돼 2009년 완공됐습니다.

핵융합 상용화를 위해서는 핵융합 반응이 일어나는 초고온 초고압의 플라즈마를 특정 공간에 충분한 시간 동안 가둘 수 있어야 하는 것이 전제 조건입니다.

이런 '가둠' 과정이 태양 등 항성에서는 중력으로 인해 일어나지만, 인공적으로 이런 환경을 만들려면 매우 강한 자기장을 거는 '자기장 가둠'이나 동시다발적인 폭발을 유도해 초고온과 초고압 상태를 만드는 '관성 가둠' 등 다른 방법이 이용됩니다.

로런스 리버모어 국립연구소의 핵융합 시설은 '관성 가둠' 방식으로는 세계에서 가장 큰 시설이며, 레이저를 이용해 '가둠'을 실현합니다.

어떤 방법을 쓰든 '가둠'에는 에너지가 투입되므로, 이보다 더 큰 에너지를 핵융합 반응을 통해 만들어낼 수 있어야 합니다.

이 시설을 통한 연구를 잘 알고 있는 한 핵융합 과학자는 "우리 대부분에게 이것은 시간 문제에 불과했다"고 WP에 설명했습니다.

WP는 LLNL의 이번 연구성과가 실제로 상업적으로 쓰이려면 적어도 10년, 아마도 수십 년이 걸릴 것이라고 전망하면서, 이번 기술 개발이 정부에 의해 장기간 대규모 투자가 이뤄진 덕택이라는 점을 조 바이든 행정부가 부각할 것이라고 내다봤습니다.

13일 발표에는 제니퍼 그랜홈 에너지부 장관도 참석할 것으로 전해졌으나, 바이든 대통령이 나올 수도 있는 것으로 알려졌습니다.

한 연구소 관계자는 연구진이 막바지 분석을 하고 있으며 13일로 예정된 발표 전에는 아무런 공식 발표를 하지 않을 것이라고 WP에 말했습니다.

LLNL에서 핵융합과 관련한 획기적 연구 성과가 나왔다는 보도는 11일 영국 파이낸셜타임스(FT)가 처음으로 전했습니다.

이에 앞서 지난달 4일 LLNL NIF 연구진은 물리학계에서 가장 권위있는 학술지로 꼽히는 피지컬 리뷰 레터스(PRL)에 상온 기체가 든 캡슐에 강한 자기장을 거는 방법으로 온도와 에너지를 높인 실험 결과를 게재했습니다.

당시 연구진은 앞으로 이 기술을 지상 핵융합에 쓰이는 극저온 냉각 중수소-삼중수소가 든 캡슐에 응용할 수 있다면 '에너지 순생산'에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것이라고 내다봤습니다.

태양에서 일어나는 핵융합은 보통 수소(원자량 1)가 재료로 쓰이지만 이는 인간의 현존 기술로는 도달하기 어려운 엄청난 고온 고압 상태를 요구하기 때문에, 인공 핵융합 연구에는 대개 그보다는 조건이 덜 까다로운 중수소(기호 D·원자량 2)와 삼중수소(기호 T·원자량 3) 사이의 'D-T 융합반응'이 이용됩니다.





YTN 임수근 (sglim@ytn.co.kr)