<뉴스브릿지>땅 위의 인공태양…우리 기술로 이끈다

[EBS 뉴스]

서현아 앵커 

태양이 열을 내는 원리인 핵융합은 안전하고 깨끗하게 대용량 에너지를 만들어낼 수 있어 꿈의 에너지원으로도 통합니다.

인공태양으로도 불리는 이 기술을 상용화하기 위한 국제 공동 프로젝트 ITER의 핵심 부품을 국내 연구진이 제작해 화제를 모으고 있는데요.

이효종 과학 커뮤니케이터와 자세히 알아보겠습니다.

어서 오세요. 

ITER 국제핵융합실험로라고도 하는데 여기에 설치된 '초전도자석 전원공급장치'의 최종폼이 국내 기술로 완성됐다고 합니다.

이게 어떤 내용입니까?

이효종 과학커뮤니케이터 

지난 11월 9일 한국 핵융합에너지연구원에서는 핵융합 에너지 실현을 위해 국제 공동으로 개발하는 국제 핵융합실험로 ITER라고 저희가 부르죠.

거기에 설치될 초전도자석 전원공급장치의 최종품을 ITER 건설지인 프랑스 카다라쉬로 운송했습니다.

이는 한국 한국핵융합에너지연구원과 관련 국내 산업체들의 설계부터 제작에 이르기까지 약 12년간의 협업의 결실이 내년 1월 중순경 프랑스 카다라쉬 ITER 건설 현장에 도착해서 설치될 예정입니다.

서현아 앵커 

예 그렇다면 이 장치는 어떤 기능을 하게 될까요?

이효종 과학커뮤니케이터 

설치 이후에는 ITER의 대형 실험로 내에 설치될 초전도자석에 전류를 공급하여 플라즈마의 발생과 가열, 위치와 형상 제어는 물론 자기장, 오차 교정 등의 기능을 제공할 것으로 전망하고 있고요.

현재 우리나라는 ITER에 설치될 전원공급장치의 전체 32대 중 18대의 조달을 맡고 있습니다.

서현아 앵커 

네, 정말 굉장한 성과인데 우리나라의 성과가 ITER의 연구에 또 큰 도움이 됐으면 좋겠다는 생각이 듭니다.

그런데 이 핵융합 발전이 영화 아이언맨에도 등장한 미래 에너지라고 하는데 왜 중요한 겁니까?

이효종 과학커뮤니케이터 

네, 현대인들의 대부분은 전기 에너지에 대한 의존도가 매우 높습니다.

가전기기부터 조명, 휴대폰 등 전기 에너지가 없는 삶은 사실 상상하기가 힘들죠.

전기 에너지의 대부분은 화력, 수력 그리고 원자력발전소에서 지금 현재 생산되고 공급되고 있는데요.

이들 중 원자 속에 잠재된 에너지를 이용해 열을 생산하는 발전 방식인 원자력 발전소는 비용 대비 에너지 공급의 효율이 좋아서, 화력발전소에 비해 현저히 발전소의 수가 적음에도 불구하고, 전체 전기 공급량의 약 30% 이상을 담당하고 있을 만큼 에너지 생산 효율이 좋습니다.

그럼에도 불구하고 원자력발전은 사용 해결의 처분 문제, 그리고 자연재해로부터의 시설 안전 문제 등 몇몇 해결해야 할 과제들 때문에 무턱대고 발전소를 늘릴 수는 없는 실정인데요.

그런데 이 두 가지 문제로부터 자유로우면서 원자의 에너지를 이용할 수 또 다른 발전 방식이 바로 원자력이 융합하면서 만들어지는 핵융합 발전입니다.

말씀하셨던 마블 SF영화죠. 

아이언맨에서 등장하는 주인공인 토니 스타크의 가슴에 있는 빛나는 물체가 핵융합 발전 방식을 활용한 것으로 묘사되고 있는 발전 방식이기도 합니다.

서현아 앵커 

핵융합, 핵분열 모두 원자핵과 관련된 에너지인데, 핵이 쪼개져서 에너지가 나오는 핵분열은 원자력으로 상용화가 되었지만, 반대로 핵이 합쳐지면서 에너지가 나오는 핵융합은 아직 상용화되지 못했습니다.

이유가 뭘까요?

이효종 과학커뮤니케이터 

핵융합 에너지는 인류가 맞닥뜨릴 에너지 문제의 궁극적인 해결책으로 꼽고 있는, 미래 과학기술의 꽃이라고 여겨지는 무한한 잠재성이 에너지원인 것은 사실입니다.

핵융합 에너지를 이끌어내기 위해서 사용되는 핵융합 반응은 말 그대로 철보다 작은 원자의 원자핵이 융합을 하는 반응인데요.

산소가 없는 우주 공간에서 별이 강력한 빛과 열을 방출할 수 있는 이유가 바로 별에서 끊임없이 핵융합 반응이 일어나고 있는 이유 때문입니다.

가장 가벼운 원소이자, 우주에서 가장 풍부한 수소로부터 핵융합이 시작되는데요.

그런데 수소가 핵융합을 하기 위해서는 여러 복잡한 조건들이 필요하고, 이것이 허들이 되는 것입니다.

먼저 수소가스가 플라즈마 상태로 존재하기 위한 최소한의 열이 필요하고요. 

다음으로는 수소가스의 양이 충분히 많아야 합니다.

마지막으로는 수소가스의 밀도가 핵융합이 일어날 수 있을 정도로 커야 합니다.

그래서 이 세 가지 이유 때문에 별의 탄생은 대개 수소가스가 풍부하고 마찰열 또는 주변부의 열을 흡수하기 쉬운 조건의 성운 등에서 탄생하기 쉽습니다.

그래서 핵융합 에너지를 별의 에너지라고도 부르는 것입니다.

서현아 앵커 

네, 그러니까 이 별의 에너지를 지상에서 실현하라는 게 바로 이 ITER 프로젝트라고 볼 수 있겠는데 사람이 만드는 별이다. 

이렇게 봐도 될까요?

이효종 과학커뮤니케이터 

만약 별의 에너지원 즉 핵융합 에너지를 인간이 활용할 수 있다면 그 가치는 상상을 뛰어넘을 것입니다.

그러나 핵융합 에너지 기술이 이론적으로도 그리고 실제로도 존재하고 있다고 하더라도 이것을 우리가 인위적으로 구현하기 어렵다는 측면에서 상용화는 물론 기술 개발 자체에 난항을 겪고 있는 기적의 기술이기도 합니다.

서현아 앵커 

기적의 기술이라고 하니까 얼마나 어려울지 또 상상이 되는데 그런데 지금 이 핵융합 발전 방법 중에 가장 또 실용화에 근접한 방식도 있다고요?

이효종 과학커뮤니케이터 

네 그렇습니다. 

우리나라의 한국 핵융합에너지연구원을 포함해서 세계 여러 과학자 집단이 핵융합발전방식에 한 방법으로 가장 기대하고 연구하고 있는 방식이 바로 토카막을 이용한 방식인데요.

토카막은 도넛 모양의 진공 챔버에 수소 플라즈마를 가두고 중성입자 빔을 활용해서 에너지를 가해서 핵융합이 일어나는 경계 온도인 1억도 이상의 온도를 유지하면서 핵융합을 이뤄내도록 하는 원자로의 방식을 말합니다.

서현아 앵커 

지금 화면으로 나왔지만 굉장히 첨단 장비인 것 같은데 그러니까 지금까지 설치한 이 토카막 장치 가운데 최대 규모이자 가장 복합적인 구조의 시설이 지금 저희가 앞서 이야기 나눈 ITER라는 거죠.

이효종 과학커뮤니케이터 

네 그렇습니다. 

각국의 토카와 방식을 이용해 핵융합실험로를 연구하는 과학자들이 핵융합 에너지의 대량 생산 가능성을 실증하기 위한 국제공동연구 프로젝트로서 현재 프랑스 카다라쉬의 융합실험로인 ITER를 건설 중에 있는 것인데요.

현재 우리나라를 비롯해 총 7개국이 참여하고 있으며 추후 가동 시에 핵융합 에너지를 차세대 발전 방식으로 우리가 정말로 사용할 수 있는지에 대한 연구 그리고 실증이 이뤄질 전망입니다.

서현아 앵커 

그럼 여기서 우리나라는 어떤 역할을 합니까?

이효종 과학커뮤니케이터 

ITER는 회원국별로 할당된 주요 장치를 각국에서 제작하고 운송한 뒤 ITER 현장에서 조립해 설치할 예정인데요.

우리나라는 초전도 도체 진공용기 본체와 포트, 블랑켓, 조립장비류 전원공급장치 등 총 9개의 주요 장치를 국내 산업체를 통해 제작해 공급할 예정이고요.

내년 12월에는 전원공급장치의 예비 부 운송이 완료될 예정이고 2026년에는 전원공급장치의 통합 시험이 완료될 것으로 예정하고 있습니다.

전용공급장치 개발 사업을 총괄해온 ITER 한국사업단의 오종석 박사는 이번 전원공급장치의 최종 출하는 ITER 장치가 요구하는 고난도의 기술적 어려움을 산업체와 사업단 간 협력을 통해 극복한 결과이며 성공적인 전원공급장치 조달로 ITER의 성공과 향후 핵융합 실증로 건설을 위한 기술 확보에 기여할 수 있기를 바란다고 언급한 바 있습니다.

서현아 앵커 

꿈의 에너지로 불릴 만큼 또 넘어야 할 과제도 많지만 하나하나 풀어간다면 언젠가는 그 꿈에 다가설 수도 있지 않을까 기대해 봅니다.

오늘 말씀 잘 들었습니다.