수소 원자핵 충돌시켜 얻은 에너지
안전하게 통제해 전기 생산에 이용
우리도 핵융합 에너지의 상용화를 위한 국제적인 노력인 국제핵융합실험로 사업(ITER)에 당당하게 참여하게 됐다. ITER는 미국, 러시아, 유럽연합, 일본, 중국, 인도가 핵융합을 이용한 상업적인 전기 생산의 가능성을 확인하기 위해 1988년부터 시작한 대규모 국제 공동개발 사업이다. 뒤늦게 참여하게 된 우리는 2035년까지 390억원을 투자하는 대가로 프랑스에 건설될 ITER의 지분 9.09%를 확보하게 된다.
우리가 다른 짐승과 달리 자연의 공포와 위험에서 벗어나 풍요롭고, 안전하고, 평등한 삶을 누리게 된 것은 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석 연료를 이용하는 기술을 알아냈기 때문이다. 그러나 오늘날 우리는 인류 문명을 가능하게 만들어준 에너지원이 고갈되는 심각한 문제에 직면하고 있다. 그런 우리에게 환경에 미치는 영향이 적은 새로운 대체 에너지의 개발은 절대 포기할 수 없는 중요하고 시급한 과제다.
핵융합은 그런 우리가 반드시 확인해 봐야 할 가능성이다. 수소(H)의 동위원소인 중수소(D)와 삼중수소(T)의 원자핵들을 융합시키면 엄청난 양의 에너지를 얻을 수 있다는 사실은 분명하게 확인됐다. 제2차 세계대전 이후에 개발된 `수소 폭탄'이 그 명백한 증거다. 그러나 핵융합을 안전하게 통제해서 효율적으로 전기를 생산해 내는 일은 결코 쉽지 않다.
우선 핵융합을 일으키려면 뜨거운 플라즈마 상태의 중수소와 삼중수소 원자핵을 격렬하게 충돌시켜야만 한다. 온도가 수 천만 도에 이를 정도로 뜨거운 상태를 만들어야 한다. 문제는 그렇게 뜨거운 플라스마를 만들기도 쉽지 않고, 그런 플라스마를 담아 둘 그릇도 없다는 것이다. 그런 온도에서는 우리가 알고 있는 물질이 모두 녹아 없어져 버린다.
강력한 초전도 자석을 이용해서 만들어 낸 고리형의 자기장 속에 플라즈마를 가둬두는 것이 대안이다. 러시아의 반체제 물리학자로 유명한 안드레이 사하로프가 1950년대에 개발한 `토카막'이 바로 그런 장치다. 유럽연합의 연구팀은 2005년에 그런 토카막을 이용해서 16메가와트의 전기를 생산하는데 성공했다.
문제는 토카막 속에서 핵융합이 일어날 정도로 뜨거운 플라즈마를 만들어내기 위해 필요한 에너지가, 핵융합에서 방출되는 에너지보다 더 많다는 것이다. 이번에 우리가 참여하는 ITER는 핵융합을 일으키기 위해 필요한 에너지를 최소화시켜서 상당한 시간동안 핵융합이 일어날 수 있도록 만드는 기술을 개발하려는 것이다.
우리가 핵융합에 관심을 가져야 하는 이유는 충분하다. 우선 핵융합의 연료인 중수소와 삼중수소를 무진장으로 얻을 수 있다. 바닷물 1리터에 0.03그램의 중수소가 들어있다. 바닷물을 전기분해해서 얻은 수소에서 중수소를 분리하는 일은 우라늄을 농축하는 것보다 훨씬 쉽다. 삼중수소를 만들기 위해 필요한 리튬도 비교적 쉽게 얻을 수 있다.
핵융합은 지구 온난화의 주범으로 알려진 이산화탄소를 배출하지 않는다. 핵융합에서 만들어지는 방사성 동위원소는 양도 적고, 비교적 빠른 속도로 붕괴돼 버린다. 원자력의 가장 심각한 걸림돌이 되고 있는 폐기물 처리가 훨씬 쉽다는 뜻이다. 원자력 발전소처럼 엄청난 규모의 사고가 일어날 가능성도 없다. 문제가 생기더라도 핵융합로의 온도가 높아질 가능성은 전혀 없고, 온도가 떨어져 버리면 핵융합은 안전하게 중단되어 버린다.
새로운 에너지원의 개발은 절대 쉬운 일이 아니다. 수십 년의 시간과 엄청난 비용과 노력이 필요하다. 성공이 보장된 것도 아니다. 그렇다고 미리부터 포기해 버릴 수는 없다. 우리의 문명은 놀라운 지혜와 끈질긴 도전정신으로 불가능을 극복한 결과다.
안전하게 통제해 전기 생산에 이용
우리도 핵융합 에너지의 상용화를 위한 국제적인 노력인 국제핵융합실험로 사업(ITER)에 당당하게 참여하게 됐다. ITER는 미국, 러시아, 유럽연합, 일본, 중국, 인도가 핵융합을 이용한 상업적인 전기 생산의 가능성을 확인하기 위해 1988년부터 시작한 대규모 국제 공동개발 사업이다. 뒤늦게 참여하게 된 우리는 2035년까지 390억원을 투자하는 대가로 프랑스에 건설될 ITER의 지분 9.09%를 확보하게 된다.
우리가 다른 짐승과 달리 자연의 공포와 위험에서 벗어나 풍요롭고, 안전하고, 평등한 삶을 누리게 된 것은 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석 연료를 이용하는 기술을 알아냈기 때문이다. 그러나 오늘날 우리는 인류 문명을 가능하게 만들어준 에너지원이 고갈되는 심각한 문제에 직면하고 있다. 그런 우리에게 환경에 미치는 영향이 적은 새로운 대체 에너지의 개발은 절대 포기할 수 없는 중요하고 시급한 과제다.
핵융합은 그런 우리가 반드시 확인해 봐야 할 가능성이다. 수소(H)의 동위원소인 중수소(D)와 삼중수소(T)의 원자핵들을 융합시키면 엄청난 양의 에너지를 얻을 수 있다는 사실은 분명하게 확인됐다. 제2차 세계대전 이후에 개발된 `수소 폭탄'이 그 명백한 증거다. 그러나 핵융합을 안전하게 통제해서 효율적으로 전기를 생산해 내는 일은 결코 쉽지 않다.
우선 핵융합을 일으키려면 뜨거운 플라즈마 상태의 중수소와 삼중수소 원자핵을 격렬하게 충돌시켜야만 한다. 온도가 수 천만 도에 이를 정도로 뜨거운 상태를 만들어야 한다. 문제는 그렇게 뜨거운 플라스마를 만들기도 쉽지 않고, 그런 플라스마를 담아 둘 그릇도 없다는 것이다. 그런 온도에서는 우리가 알고 있는 물질이 모두 녹아 없어져 버린다.
강력한 초전도 자석을 이용해서 만들어 낸 고리형의 자기장 속에 플라즈마를 가둬두는 것이 대안이다. 러시아의 반체제 물리학자로 유명한 안드레이 사하로프가 1950년대에 개발한 `토카막'이 바로 그런 장치다. 유럽연합의 연구팀은 2005년에 그런 토카막을 이용해서 16메가와트의 전기를 생산하는데 성공했다.
문제는 토카막 속에서 핵융합이 일어날 정도로 뜨거운 플라즈마를 만들어내기 위해 필요한 에너지가, 핵융합에서 방출되는 에너지보다 더 많다는 것이다. 이번에 우리가 참여하는 ITER는 핵융합을 일으키기 위해 필요한 에너지를 최소화시켜서 상당한 시간동안 핵융합이 일어날 수 있도록 만드는 기술을 개발하려는 것이다.
우리가 핵융합에 관심을 가져야 하는 이유는 충분하다. 우선 핵융합의 연료인 중수소와 삼중수소를 무진장으로 얻을 수 있다. 바닷물 1리터에 0.03그램의 중수소가 들어있다. 바닷물을 전기분해해서 얻은 수소에서 중수소를 분리하는 일은 우라늄을 농축하는 것보다 훨씬 쉽다. 삼중수소를 만들기 위해 필요한 리튬도 비교적 쉽게 얻을 수 있다.
핵융합은 지구 온난화의 주범으로 알려진 이산화탄소를 배출하지 않는다. 핵융합에서 만들어지는 방사성 동위원소는 양도 적고, 비교적 빠른 속도로 붕괴돼 버린다. 원자력의 가장 심각한 걸림돌이 되고 있는 폐기물 처리가 훨씬 쉽다는 뜻이다. 원자력 발전소처럼 엄청난 규모의 사고가 일어날 가능성도 없다. 문제가 생기더라도 핵융합로의 온도가 높아질 가능성은 전혀 없고, 온도가 떨어져 버리면 핵융합은 안전하게 중단되어 버린다.
새로운 에너지원의 개발은 절대 쉬운 일이 아니다. 수십 년의 시간과 엄청난 비용과 노력이 필요하다. 성공이 보장된 것도 아니다. 그렇다고 미리부터 포기해 버릴 수는 없다. 우리의 문명은 놀라운 지혜와 끈질긴 도전정신으로 불가능을 극복한 결과다.
