[스프] 화성 이주만큼 어렵다는 레이저 핵융합, 20년 뒤면 가능할까
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적어도 핵융합이라는 단어가 에너지의 발전과 관련이 있다는 것을 들어본 이들은 이번 발표에 사용된 성공이라는 단어를 듣고는 어쩌면 가까운 시일 내에 인류가 에너지를 마음껏 사용할 수 있게 되리라 추측할지 모릅니다. 전기료는 매우 저렴해지고, 많은 에너지가 드는 산업이 크게 발전하면서 인류가 한층 더 높은 수준의 삶을 누리게 되는 미래가 임박한 것처럼 말이죠.
발전(發電)이란 무엇인가?
핵분열과 핵융합
물론 그보다 훨씬 중요한 차이가 있습니다. 이미 인류가 널리 사용하고 있는 원자력 발전은 방사성 폐기물이 나오며 환경에 매우 큰 영향을 미칠 수 있는 사고의 위험이 있습니다. 반면 핵융합을 이용한 발전은 폐기물이 거의 없으며, 사고의 위험 또한 매우 낮을 것으로 예측됩니다. 문제는 이런 핵융합 발전이 기술적으로 그렇게 쉽지 않다는 점입니다.
위에서 이야기한 것처럼 핵분열과 핵융합은 쌍둥이와 같은 현상입니다. 이 현상을 이용해 인류가 먼저 개발한 것 중 하나가 바로 폭탄이었습니다. 1945년 히로시마와 나가사키에 떨어진 원자폭탄이 바로 핵분열 에너지를 이용한 것이며, 몇 년 뒤 만들어진 그보다 훨씬 큰 에너지를 가진 수소 폭탄은 핵융합 에너지를 이용한 것입니다.
폭탄과 발전의 차이는 우리가 그 에너지를 제어하며 천천히 끌어낼 수 있느냐에 있습니다. 핵분열 에너지를 이용한 원자력 발전은 폭탄이 만들어진 후 10여 년 뒤인 1950년대 중반부터 가능해졌고, 인류는 이후 수십 년 동안 원자력을 발전에 이용해 왔습니다. 따라서 사람들은 핵융합을 이용한 발전소도 머지않아 만들 수 있으리라 생각했습니다. 하지만 이후 70여 년이 흘렀지만, 인류는 여전히 실험 단계에 머무르고 있습니다.
이는 수소 원자를 충돌시켜 헬륨 원자로 만드는 데 매우 높은 온도가 필요하기 때문입니다. 이렇게 높은 온도를 만들어내는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 하나는 자기장을 이용해 높은 온도의 수소 플라스마를 가두는 토카막(TOKAMAK)이라는 방식이고, 다른 하나는 높은 에너지를 가진 레이저로 수소를 때려 온도를 높이는 방식입니다.
이번에 성공한 실험은 바로 이 레이저를 이용한 핵융합에서 한 단계 진전을 이룩한 것입니다. 수소를 때리는 데 필요한 에너지보다 수소가 헬륨으로 바뀌면서 나온 에너지가 더 높았고, 이를 불을 붙인다는 뜻의 점화(點火) 실험 성공이라고 표현한 것입니다.
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상용화까지는 갈 길 멀어
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심영구 기자so5what@sbs.co.kr
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