과학자들 ‘핵융합’ 발전 3번 성공…“무한 청정 에너지 시대 열린다”

핵융합 발전에 쓰이는 미국 로런스 리버모어 국립연구소(LLNL) 연구시설. [사진=LLNL]

미국 과학자들이 핵융합 발전으로 ‘순(純) 에너지’를 생산하는 데 3차례나 성공했다. 순 에너지는 에너지를 만드는 데 소모한 에너지보다 발생 에너지가 많다는 의미다. 순 에너지를 3차례나 생산했다는 것은 무한 청정에너지로 불리는 핵융합 발전을 안정적으로 실현할 수 있다는 점을 입증했다는 것으로 핵융합 발전 시대 개막이 머지 않았다는 전망이 나온다.

미국 에너지부 산하 ‘로런스 리버모어 국립연구소(LLNL)’는 20일(현지시간) 핵융합 발전으로 순 에너지를 3차례 생산하는데 성공했다는 내용의 보고서를 발간했다.

핵융합은 중수소(2H)와 삼중수소(3H) 같은 가벼운 원소의 원소핵들이 결합해 무거운 원자핵으로 변하면서 에너지를 내놓는 현상이다. 태양이 열을 내는 원리와 유사해 ‘인공태양’이라 불린다. 우라늄과 플루토늄 등 무거운 원소를 쪼개 에너지를 내는 핵분열을 통한 원자력 발전과 반대되는 개념이다.

핵융합은 온실 가스나 방사성 폐기물 같은 부산물이 없다. 약 1kg의 핵융합 연료로 1000만kg의 화석 연료와 맞먹는 에너지 생산이 이론적으로 가능하다.

1950년대 이후 전 세계 많은 과학자들이 이론을 실현시키기 위해 노력해왔다. 하지만 핵융합을 일으키는 데 투입된 에너지 양이 산출량보다 많아 순 에너지 생산에 실패해왔다. 지구상에서 핵융합 반응을 일으키려면 1억도 이상의 초고온 플라즈마 상태를 오랫동안 유지해야 하는데 이를 위해 막대한 에너지가 필요했기 때문이다.

LLNL 연구팀은 지난해 12월 2.05MJ(메가줄)의 에너지를 투입해 3.15MJ의 핵융합 에너지를 얻어냈다고 발표했다. 3.15MJ는 10개의 주전자의 물을 끊일 수 있는 양이다. 당시 제니퍼 그랜홈 미국 에너지부 장관은 기자회견을 열고 “핵융합을 실현하는 데 획기적 성과”라며 “무한 청정에너지로 불리는 핵융합 발전을 실현하는 데 필요한 중대 돌파구를 마련했다”고 밝혔다.

보고서에 따르면 이후 LLNL 연구팀은 올 7월 30일에 순 에너지 생산에 또 한번 성공했다. 이번엔 2메가줄이 조금 넘는 에너지로 3.88메가줄의 에너지를 발생시켰다. 이는 지금까지 달성한 최고 수율이다. 또 지난해 첫 순 에너지 생산 가능을 입증한 후 다음으로 중요한 단계는 이 생산을 재현할 수 있음을 입증하는 것이었는데, 이에 성공한 것이다.

연구팀은 지난 10월에도 순 에너지를 생산하는데 성공했다. 연구팀은 보고서를 통해 “일련의 결과들을 볼 때 핵융합에너지를 일관되게 생산할 수 있음을 입증했다”고 평가했다.