1g으로 석유 8톤 에너지…韓中日 '인공태양' 난제 해결 힘모은다

땅 위 '핵융합' 구현하려면 1억℃ 플라스마 장시간 유지·수송해야
한중일 연구진, 13일부터 나흘간 '플라스마 수송 현상' 연구 공유

한국이 땅 위에서 구현 중인 인공태양 KSTAR(한국형 초전도 핵융합 연구장치). KSTAR 진공용기 내부 모습. / 사진=한국핵융합에너지연구원

한국·중국·일본 연구진이 '핵융합 플라스마 수송 현상'에 대한 연구 성과를 공유한다. 핵융합은 태양이 에너지를 생산하는 원리로, 땅 위에서 핵융합 반응을 구현하려면 1억℃ 플라스마를 원하는 곳으로 수송할 수 있어야 한다.

한국핵융합에너지연구원은 13일부터 16일까지 나흘간 한양대 서울캠퍼스에서 '제10회 아시아-태평양 수송 그룹 회의'(APTWG)를 개최한다. APTWG는 2010년 한중일을 중심으로 '플라스마 난류 수송' 연구 활성화를 위해 만들어졌다.

핵융합은 중수소와 삼중수소와 같은 가벼운 원자핵을 융합해 무거운 원자핵으로 바꾸며 에너지를 발생시킨다. 핵융합 연료 1g으로 석유 8톤(t) 규모 에너지를 생산할 수 있다. 이런 특성 때문에 핵융합은 땅 위에서 구현한 '인공태양'이라 부른다.

핵융합 원료로 쓰이는 중수소는 바닷물을 전기 분해해 얻을 수 있고, 삼중수소는 리튬과 중수소의 화학반응으로 만들어 원료 고갈의 염려가 없다. 특히 에너지 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않는다. 핵융합 폐기물은 수십년간 보관하면 자연 상태로 되돌릴 수 있어 '꿈의 에너지'로 불린다.

한국핵융합에너지연구원이 슈퍼컴퓨터를 활용해 KSTAR(한국형 초전도 핵융합 연구장치)를 가상공간에 구현한 모습. 이를 통해 직접 실험하지 않고도 가상공간에서 성능을 미리 검증할 수 있다. / 영상=한국핵융합에너지연구원

하지만 핵융합을 구현하려면 발전로 안에서 1억℃ 플라스마를 장시간 안정적으로 가둬야 하는 숙제가 존재한다. 초고온 플라스마 상태에선 난류 현상이 발생해 핵융합로 내부 플라스마 입자나 열이 빠져나가는 현상이 발생한다. 결국 플라스마의 장시간 운전을 방해한다.

이에 한중일은 그동안 플라스마 수송 현상을 이해하기 위한 다양한 연구를 실시했다. 이번 APTWG에선 △핵융합 플라스마 수송의 동위원소 효과 △플라스마 난류 수송 물리 △자기유체역학적 안정성 △고속입자 수송 등 세부 주제를 바탕으로 다양한 발표와 토론이 이뤄진다.

유석재 핵융합연 원장은 "APTWG는 핵융합 플라스마 물리 이론과 시뮬레이션 등을 망라하는 핵융합 플라스마 수송에 관한 연구 결과를 공유하는 자리"라면서 "이번 회의를 통해 아시아 국가 핵융합 연구자들 간 교류가 촉진되고 최신 핵융합 연구가 활발히 공유되는 기회가 되길 바란다"고 밝혔다.

김인한 기자 science.inhan@mt.co.kr