‘인공태양’ 핵융합 발전 방법 찾았나…미 정부, 13일 ‘중요 성과’ 발표

2015년 10월 1일 촬영된 태양. 태양이 빛과 열을 내건 핵융합 반응이 일어나기 때문이다. 최근 미국 로런스 리버모어 국립연구소 연구진이 지구에서 핵융합을 실현하기 위한 연구에서 중요한 진전을 거둔 것으로 알려졌다. 미국 항공우주국(NASA) 제공

미국 정부가 태양이 빛과 열을 내는 원리인 ‘핵융합’을 지구에서 구현할 기술과 관련해 ‘중요한 과학적 돌파구’를 오는 13일(현지시간) 발표할 것이라고 외신이 보도했다.

워싱턴 포스트와 파이낸셜 타임스 등은 이 같은 내용을 보도하면서 “핵융합 반응을 통해 에너지를 ‘순생산’하는 데 성공했을 가능성이 있다”고 전했다. 이번 연구 성과는 미국의 로런스 리버모어 국립연구소 연구진이 내놓은 것이다.

핵융합은 태양과 같은 별이 빛과 열을 뿜는 원리다. 우주를 이루는 기본 단위인 원자는 원자핵과 전자로 구성되는데, 원자핵이 아주 강력한 압력과 열을 통해 합쳐지는 것이 핵융합이다.

현재 인류가 사용하는 원자력 발전은 ‘핵분열’ 원리를 쓴다. 핵융합과 반대로 원자핵을 인위적인 힘으로 쪼갤 때 나오는 힘을 활용한다.

핵융합은 핵분열보다 대략 7배의 에너지를 낸다. 방사성 폐기물도 거의 발생하지 않는다.

지구에서 핵융합을 일으키려면 1억도의 고온이 필요하다. 이 때문에 관건은 튼튼한 ‘그릇’을 만드는 것이다. 그릇은 바로 ‘플라즈마’라는 물질 상태를 특정 공간에 가두는 것을 뜻한다.

플라즈마를 특정 공간에 가두기 위해서는 크게 두 가지 방법이 있다. 하나는 자기장을 활용하는 것이다. 핵융합 실현을 위해 미국, 러시아, 유럽연합, 일본, 중국, 한국, 인도 등 7개국이 참여한 국제핵융합실험로(ITER) 사업이 굴러가고 있는데, ITER가 바로 자기장을 이용한 핵융합을 지향한다.

또 다른 하나는 레이저를 쓰는 것이다. 이번에 로런스 리버모어 국립연구소가 레이저로 핵융합 구현을 시도해 성과를 낸 것이다.

파이낸셜 타임스에 따르면 로런스 리버모어 국립연구소 연구진은 2.1MJ(메가줄)의 에너지를 레이저 형태로 집어넣어 2.5MJ을 생성하는 데 성공한 것으로 알려졌다. 투입한 에너지보다 산출한 에너지가 많은 결과를 얻은 것이다.

하지만 핵융합은 아직 연구 단계다. 이번 로런스 리버모어 국립연구소 연구진의 성과가 중요한 의미가 있다는 평가를 받더라도 핵융합 발전소를 지어 상업적인 전력 생산을 하는 건 추가 연구가 필요하다.

세계 7개국이 적극적인 연구를 하고 있는 ITER도 핵융합 발전소를 지어 운영하는 일은 2040~2050년에나 가능할 것으로 전문가들은 보고 있다. 로런스 리버모어 국립연구소의 연구가 진척된다고 해도 당장 몇 해 안에 핵융합 상용화는 어렵다는 전망이 나온다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com