美 연구진, 핵융합 발전 ‘에너지 순생산’ 7개월 만에 다시 성공

작년 12월 실험보다 수율 높이는 데 성공
구체적인 실험 결과는 동료 검증 거쳐 공개 예정

핵융합 발전 실험을 진행하고 있는 미국 로렌스 리버모어 국립연구소의 점화시설./로이터

미국 로렌스 리버모어 국립연구소(LLNL)가 꿈의 에너지로 불리는 핵융합 반응 실험에서 에너지를 순(純) 생산하는 데 두 번째로 성공했다. 작년 12월 첫 번째 성공 이후 7개월 만의 성과다.

7일 워싱턴포스트와 가디언 등 외신에 따르면, LLNL은 지난달 30일 국립점화 시설에서 진행된 핵융합 반응 실험에서 에너지 순 생산에 성공했다. 에너지를 순생산했다는 건 에너지를 만드는 데 들어간 에너지보다 얻은 에너지가 많았다는 의미다.

앞서 LLNL은 지난해 12월 사상 처음으로 핵융합 반응 실험에서 에너지 순 생산에 성공한 바 있다. 당시 실험에서 LLNL은 2.05메가줄(MJ)의 에너지를 투입해 3.15MJ의 에너지를 얻었다. LLNL의 실험이 성공하기까지는 핵융합 실험에서 투입된 에너지가 항상 생산된 에너지보다 많았다. LLNL의 실험 성공은 핵융합 발전의 새로운 전기를 마련했다는 평가를 받았다.

하지만 이후 LLNL은 다시 실패를 거듭했다. 실험실 차원에서라도 안정적인 성공을 거두지 못한다면 상업 발전으로 나아가는 건 더 어려운 일이다. 다행히 7개월 만에 다시 한 번 에너지 순 생산에 성공하면서 핵융합 발전의 가능성을 키웠다.

특히 LLNL 연구진은 작년 12월 때보다 더 높은 에너지 수율을 기록하는 데 성공했다고 밝혔다. 작년 12월에는 2.05MJ의 에너지를 투입해 3.15MJ의 에너지를 얻었는데, 이번에는 그 때보다 더 많은 에너지를 얻는데 성공했다는 뜻이다. 다만 LLNL의 대변인인 폴 리엔은 성명에서 “아직 분석이 진행 중이지만 작년 12월 실험보다 높은 수율을 달성하는데 성공했다”며 “다만 구체적인 결과는 동료 검증을 거쳐 콘퍼런스 등을 통해 공개할 것”이라고 밝혔다.

LLNL이 다시 한 번 핵융합 발전을 점화하는데 성공하면서 핵융합에 대한 기대도 계속 이어질 것으로 보인다. 핵융합 발전은 최근 개봉한 영화 ‘오펜하이머’가 다루는 핵분열과는 정 반대의 원리로 작동한다. 핵분열이 핵이 분열하면서 발생하는 에너지를 이용하는 반면, 핵융합은 수소가 헬륨으로 합쳐질 때 생기는 에너지를 쓴다. 태양이 빛과 열을 내는 이유가 수소의 핵융합 반응이어서 흔히 핵융합 발전을 ‘인공 태양’에 비유한다.

이미 한 세기 전에 상용화된 핵분열 발전과 달리 핵융합 발전은 아직 기술적으로 나아가야 할 길이 많다. LLNL의 두 차례 실험 성공에도 불구하고 핵융합 발전이 실험실을 벗어나려면 수십 년은 걸릴 것이라는 게 과학계의 일반적인 전망이다. LLNL의 핵융합 실험은 하루에 한 번 정도만 핵융합 반응을 일으키는 게 고작이다. 레이저를 식히고 연료 타겟을 교체해야 하기 때문이다. 상업적인 핵융합 발전이 가능하려면 하루에 한 번이 아니라 초당 여러 번의 핵융합 반응이 필요하다.

그럼에도 과학계가 핵융합 발전에 기대를 거는 건 지구상에 무한에 가깝게 존재하는 중수소와 삼중수소를 이용할 수 있고, 발전 과정에서 아무런 폐기물이 발생하지 않기 때문이다. 쉽게 말해 원료는 지구에 무한으로 널려 있는데 발전 후에 생기는 폐기물도 제로다. 친환경 무제한 발전이 가능한 기술이기 때문에 미국을 비롯해 전 세계가 연구에 나서고 있는 것이다. LLNL은 레이저 빔을 쏘는 방식을 이용하고 있는데 한국 연구진은 토카막이라는 이용하는 방식으로 2035년까지 상용화 수준의 기술을 구현하는 게 목표다.

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