중국이 핵융합 세계신기록? 한국과 비교 안 된다[과학을읽다]

[아시아경제 김봉수 기자] 한국이 인공태양, 즉 핵융합에너지 연구에서 세계 선두를 달리고 있는 가운데, 중국이 지난해 말 자체 연구를 통해 새로운 '이정표'를 세운 것으로 알려졌다. 그러나 한국과는 '종류'가 달라 비교 불가하다는 게 전문가들의 평가다.

중국 관영 신화통신은 지난달 31일 안휘성 허페이 소재 중국과학원 플라스마물리연구소가 운영하는 중국판 인공태양 'EAST(experimental advanced superconducting tokamak)가 전날 초고온 플라스마 상태를 1056초 동안 유지하는 데 성공해 세계에서 가장 오래 운영된 기록을 경신했다고 보도했다. 신화통신에 따르면 연구소의 공셴주 박사는 "지난해 상반기에 섭씨 1억2000만도의 플라스마 상태를 101초 동안 유지했고, 이번에는 섭씨 7000만도에 가까운 온도로 정상 상태의 플라스마를 1056초 동안 유지하는 데 성공했다"고 밝혔다.

핵융합에너지는 지구에서 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 일으켜 전기를 생산하자는 차원에서 연구되고 있다. 중국은 물론 미국, 러시아, 프랑스, 일본 등에서 화석 연료 고갈에 따른 대체 에너지로 연구 중이다. 초전도자석으로 초고온 플라스마를 가둘 수 있는 밀폐용기(토카막ㆍtokamak)를 만든 후 중수소ㆍ삼중수소를 연료 삼아 섭씨 1억도가 넘는 초고온 플라스마를 만들고, 거기서 발생하는 열을 이용해 물을 가열시키고 전기를 생산하는 게 핵심이다. 섭씨 1억도가 넘는 초고온 플라스마는 초전도자석으로 발생시킨 자기장으로 공중에 띄어 놓는다.

특히 핵융합에너지 연구에서는 한국이 세계 선두에 서 있다. 한국은 지난해 말 섭씨 1억도의 초고온 플라스마 온도를 30초 동안 유지해 세계 기록을 경신했다. 2026년까지 300초 이상 유지하도록 기술을 개발하는 한편 2050년까지 상용화한다는 방침이다. 특히 중국의 경우 '진정한 핵융합'에 성공한 것은 아니어서 비교 대상이 아니라는 게 전문가들의 지적이다.

중국은 원자를 구성하는 전자, 이온 중 전자의 온도를 섭씨 7000만도로 가열시켰을 뿐 이온 온도는 훨씬 낮다. 엄청난 에너지를 발생하는 '핵융합'은 이온의 온도를 섭씨 1억도 이상으로 가열시켜야 일어나기 때문에 진정한 의미의 '핵융합' 상태를 구현한 것은 아니다. 또 전자의 온도를 초고온 상태로 30분 이상 장시간 유지한 곳도 이미 프랑스 등 여러 곳이 있다.

반면 한국이 운영하는 인공태양(KSTAR)은 전자의 온도는 섭씨 6000만도 수준으로 유지하면서 이온의 온도를 핵융합 발생점인 섭씨 1억도로 올리는 데 성공해 '핵융합'점을 달성했다. '핵융합'의 본질적 의미를 실행에 옮겨 세계 기록을 세운 곳은 한국 뿐이다.

물론 중국이 전자의 온도를 가열해 오랫동안 유지한 것이 아무런 의미가 없는 것은 아니다. 전자의 온도를 초고온 상태로 장시간 유지하는 것은 핵융합을 장기간 지속적으로 발생시키기 위한 조건 중 하나로, 오랫동안 운전할 수 있는 핵융합로를 건설하려면 필수적인 기술이기 때문이다.

이에 대해 윤시우 한국핵융합에너지연구원 본부장은 "중국은 EAST를 건설할 때부터 장시간 운전이라는 목표를 위해 전자를 보다 더 잘 가열할 수 있는 장치를 선택했고 이온 가열 장치도 있지만 약한 것으로 알고 있다"면서 "반면 한국의 KSTAR는 이온 가열에 장점을 갖고 있다. 서로 집중해서 개발 중인 연구 분야가 다른 것이라고 이해하면 된다"고 설명했다.

윤 본부장은 또 "현재 중국의 EAST나 한국의 KSTAR는 소형이라서 연구 분야에 제한이 있다"면서 "국제 공동으로 개발 중인 대형 핵융합로(ITER)가 완공되면 이러한 분야들을 아울러서 연구할 수 있게 될 것"이라고 덧붙였다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr