핵융합시대 오나

화석에너지가 지구온난화를 가속화하면서 화석연료를 대체할 에너지원으로 핵융합이 부상하고 있다. 핵융합이란 가벼운 핵들이 결합해 더 무거운 핵이 되는 것을 말하는데, 철원자 핵보다 가벼운 핵은 핵자당의 결합에너지가 질량이 작을수록 낮아서 더 무거운 핵으로 될 때 더 안정한 핵이 될 수 있다. 이때 결합에너지의 차이는 질량결손으로 나타나며, 막대한 에너지를 방출한다.

핵융합 발전은 태양의 에너지 생성 방식을 본뜬 것으로, 우주에서는 수소로 이루어진 거대한 가스 덩어리가 높은 열을 받아 헬륨으로 변하는 핵융합이 끊임없이 계속된다. 우주에서 일어나는 핵융합을 지구에서 실현해내는 기술이 인공태양이다. 인공태양은 중수소와 삼중수소를 연료로 사용해 섭씨 1억도 이상의 초고온 플라스마를 생성하고, 이를 자기장을 활용해 가두는 장치다.

이러한 핵융합 기술을 이용하면 바닷물 1ℓ로 휘발유 300ℓ에 달하는 에너지를 얻을 수 있다.

최근 관영 신화통신 보도에 따르면 중국과학원 허페이 물질과학연구원은 핵융합 실험로‘이스트’(EAST)를 이용해 지난해 말 1억 2천600만도의 초고온 플라스마 상태를 1056초(약 17분 6초) 동안 유지하는데 성공해 세계기록을 경신했다고 밝혔다. 중국은 지난해 6월 1억2천만도 초고온에서 101초간 유지하는데 성공, 세계 기록을 달성했다.

한국은 한국핵융합에너지연구원이 2020년 11월 인공태양 ‘케이스타’(KSTAR)를 1억도에서 20초 동안 운행하는데 성공한 바 있다. 지구 온난화를 막고, 인류에게 닥친 에너지 위기를 극복하기 위해 하루빨리 핵융합기술이 완성돼 새로운 에너지 시대가 도래하길 기대한다.

/김진호(서울취재본부장)