핵융합에너지 기록 경신… `꿈의 에너지` 상용화 현실로

40년 수명 넘은 '핵융합연구장치(JET)' 신기록
5초간 69MJ 생성..지난해 2월 59MJ 상회
美 NIF, 레이저 가열 통해 3.15MJ 달성

영국의 핵융합연구장치인 JET의 내부 토카막 모습. 영국 원자력에너지청 제공

영국의 세계 최대 핵융합연구장치인 제트(JET)가 40년 간의 마지막 핵융합 실험을 통해 역대 최대 핵융합에너지를 생산하는 데 성공했다. 지난해 2월 기록한 에너지 생산 기록을 갈아 치운 것으로, 꿈의 에너지로 불리는 핵융합에너지 상용화 실현 가능성을 높이는 이정표가 될 것으로 기대된다.

12일 외신과 관련 기관들에 따르면 영국 원자력에너지청(UKAEA)은 지난해 JET가 단일 핵융합 반응에서 가장 많은 에너지인 69MJ(메가줄)를 생산하는 신기록을 세웠다고 밝혔다.

JET는 0.2밀리그램의 연료를 사용해 5초 동안 69MJ의 에너지를 생성했다. 이는 일반 가정에서 몇 분 동안 전력을 충당하기에 충분한 양에 해당한다고 연구팀은 설명했다. 이번에 생성된 에너지양에 관해서 BBC는 "욕조 4∼5개를 데울 정도"라고 표현했고, AFP는 "4만1000가구에 5초간 전력을 공급할 규모"라고 설명했다. 2년 전 기록은 주전자 60개 분량의 물을 끓일 수 있는 59MJ였다. 특히 JET는 지난해 말 40년의 수명을 다하고 마지막 실험에서 이 같은 기록을 냈다는 점에서 의미가 있다.

앤드류 보위 영국 원자력 네트워크 장관은 "1983년 JET의 프로젝트가 시작된 이후 40년의 수명을 다한 마지막 핵융합 실험에서 획기적인 작업 끝에 나온 핵융합 실험을 통해 나온 성과"라며 "옥스포드주의 국제 과학자와 엔지니어 팀 덕분에 우리는 그 어느 때보다 핵융합에너지에 가까워졌다"고 평가했다.

JET는 1983년 영국 옥스퍼드에 건설된 후 1991년 세계 최초로 중수소와 삼중수소를 통한 플라즈마 생성에 성공했다. 1997년에는 중수소와 삼중수소의 핵융합을 통해 21.7MJ의 열에너지를 생산해 냈다. 지난해 2월에는 5초 간의 핵융합 반응 실험을 통해 59MJ의 핵융합 에너지를 생성했다. 다만, 투입한 에너지 대비 생산된 에너지 비율을 뜻하는 핵융합에너지 회수율 기록은 세우지 못했다.

이에 앞서 지난해 12월 미국의 로렌스 리버무어 국립연구소의 NIF는 세계 최초로 레이저 에너지를 투입해 3.15MJ의 핵융합에너지를 얻는 데 성공했다. 특히 그동안 0.73을 넘지 못했던 핵융합에너지 회수율을 1.54까지 끌어올렸다.

JET와 NIF는 핵융합 점화방식이 서로 다르다. NIF는 높은 밀도로 압축된 중수소와 삼중수소로 연료 캡슐을 만들어 192개의 강력한 자외선 레이저 빔을 쏴 핵융합 반응을 일으키는 것과 달리 JET는 중수소와 삼중수소를 가속시켜 1억도 이상의 초고온에서 생성된 플라즈마를 자기장을 이용해 도넛 모양의 토카막 장치에 가둬 핵융합 반응 유지하는 방식이다. 우리나라의 초전도핵융합연구장치(KSTAR)와 우리나라를 포함한 7개 국가가 공동 프로젝트로 프랑스 카다라시에 조성하고 있는 국제핵융합실험로(ITER)가 모두 토카막 방식의 핵융합실험장치다. 한편 영국은 북부 노팅엄주에 JET 후속으로 차세대 핵융합연구장치 '스텝(STEP)'을 2040년대 가동을 목표로 추진하고 있다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr