‘꿈의 에너지’ 핵융합 연구에 신기원

기존 최고치보다 2배 이상인 핵융합 에너지 획득
핵융합 반응 5초 동안 TNT 14㎏의 에너지 생산
유럽 JET, ‘작은 별을 만들어 유지한 것’

핵융합을 통해 기존 연구보다 2배 이상의 에너지를 생산한 영국 소재 JET 연구소의 핵융합 반응기.

꿈의 에너지라 불리는 핵융합 에너지 개발에 큰 진전이 보고됐다.

영국에 있는 합동유럽토러스(JET)는 핵융합을 통해 59메가줄의 열을 발생시켰다고 밝혔다고 <로이터> 등 외신들이 9일 보도했다.

핵융합이란 기존의 원자력 발전에 사용되는 핵분열과 상반되는 현상으로, 두 개의 원자핵이 부딪혀 새로운 하나의 무거운 원자핵으로 변환되는 반응이다. 핵융합은 태양을 포함한 별들의 에너지원이다. 핵융합을 통하면 탄소 및 방사성 물질 배출이 적은 청정하고 무한한 에너지를 얻을 수 있다.

합동유럽토러스는 이번 실험에서 5초간의 핵융합을 통해서 티엔티(TNT) 화약 14㎏에 해당하는 59메가줄의 열에너지를 얻어냈다. 이는 핵융합을 통해 얻은 에너지로는 최대이다. 지금까지 핵융합으로 얻은 최대 에너지는 이 연구소가 지난 1997년 같은 시설로 얻었던 21.7메가줄이다. 이번 실험을 통해 2배 이상의 에너지를 생성시킨 것이다. 이번 실험에서는 2개의 수소를 융합하는 방식으로 핵융합 에너지를 추출했다.

이번 연구를 이끈 조 마일너스 박사는 “이번 실험으로 우리는 융합에너지에 더 근접했다”며 “우리는 우리 기계 안에서 작은 별을 만들 수 있었고, 이를 5초 동안 유지해서 높은 실적을 얻어냈다”고 밝혔다. 그는 “이는 우리를 새로운 영역을 데려가는 것”이라고 말했다.

핵융합 에너지는 현재 원자력 발전처럼 원자핵을 쪼개는 것이 아니라 합쳐 에너지가 방출된다는 원리에 입각한다. 태양의 중심부에서는 거대한 중력압력이 가해져 약 섭씨 1천만도 고온 상황에서 이런 핵융합이 일어나 거대한 에너지가 발생한다. 지구에서는 그런 온도에 견딜 수 있는 물질이 존재하지 않는다. 이 때문에 도넛 모양의 전자 자장기 안의 고열 가스, 혹은 플라스마를 통하는 방식으로 실험이 이뤄져 왔다.

초고온에서는 원자핵과 전자가 분리되는 플라스마 상태가 된다. 플라스마 상태의 가벼운 원자핵들은 고속으로 나가다가 서로 충돌하여 합해지면서 무거운 원자핵으로 변하는데, 이것을 핵융합 반응이라고 한다.

이번 실험의 성공은 현재 프랑스에서 건립 중인 융합반응기에 적용된 설계가 유효할 수 있음을 보여준 의미가 있다고 연구진의 말을 인용해 <비비시>(BBC) 방송이 전했다. 현재 남부 프랑스에서는 유럽연합, 미국, 중국, 러시아 각국 정부가 후원하는 핵융합 시설이 건립되고 있다.

핵융합에 기반한 미래의 발전소는 온실가스를 발생하지 않고, 소량의 단기 방사성 물질 쓰레기를 배출한다. 또, 질량 4g의 물질을 핵융합하면, 이론적으로는 인구 8만명인 도시에서 1년 사용할 전력에 해당하는 에너지를 만들 수 있다.

정의길 선임기자 [e-mail]