"꿈의 에너지 인공 태양" 핵융합 발전 실현에 필요한 첫 관문.

미국 정부가 인공태양으로 불리는 핵융합 발전 실현에 필요한 첫 관문, 핵융합 점화에 성공했다. 핵융합 점화는 핵융합을 일으키기 위해 투입한 에너지보다 더 많은 에너지를 핵융합 반응으로 생산하는 것을 뜻한다.

꿈의 에너지 인공 태양

제니퍼 그랜 홈 미국 에너지부 장관은 13일 로런스 리버모어 국립연구소에 있는 핵융합 연구 시설 국립 점화 시설 연구팀이 지난 5일 핵융합 점화에 처음으로 성공했다고 밝혔다. 핵융합 점화는 핵융합을 일으키기 위해 투입한 에너지보다 더 많은 에너지를 핵융합 반응으로 생산하는 것을 말했다.

꿈의 에너지 인공 태양

점화에 성공하면 에너지를 추가로 투입하지 않더라도 핵융합 반응이 지속적으로 연쇄적으로 일어날 수 있기 때문에 핵융합 연구의 중대한 이정표로 평가된다. 핵융합이 일어나려면 수소의 원자핵과 전자가 분리된 상태인 플라스마를 만든 뒤 이를 초고압/초고온으로 가열해 원자핵 융합이 일어나도록 해야 한다.

NIF는 중수소와 삼중수소가 들어 있는 BB탄 크기의 금속 캡슐에 강력한 레이저를 쏴 내부를 초고압 초고온 상태로 만들어 핵융합을 일으키는 ‘관성 가둠 핵융합’(Inertia Confinement Fusion) 방식을 연구해왔다. NIF 연구팀은 지난 5일 실험에서 2.05 메가 줄(MJ)의 에너지를 투입해 3.15MJ의 핵융합 에너지를 얻어냈다. 미 에너지부는 이 실험으로 관성 가둠 핵융합의 가장 근본적인 과학적 근거를 입증했다고 설명했다.

킴벌리 부딜 LLNL 연구소장은 “실험실 환경에서조차 캡슐을 점화하지 못하면 관성 가둠 방식을 활용한 핵융합 발전을 기대할 수 없다”며 “우리는 매우 오랫동안 이 근본적인 첫 발걸음을 내딛지 못해 핵융합 연구에 진전이 없었다”라고 설명했다. 그러나 안정적인 핵융합 발전으로 가는 길에는 여전히 넘어야 할 장애물이 많다. 핵융합에 필요한 레이저 장비는 상업 발전소에서 사용하기에는 너무 크고 비싸다. 또 최초에 에너지를 공급한 뒤 추가적인 에너지 투입 없이 핵융합 반응이 연쇄적으로 일어나야 하는데 NIF 시설에서는 한 번에 한 건의 핵융합 반응만 가능하다.

핵융합 연구 시설 국립 점화 시설 연구팀

부딜 연구소장은 이번에는 한 번에 하나의 캡슐을 점화했지만, 상업적으로 핵융합 에너지를 생산하려면 1분 이내에 더 많은 점화가 일어나야 한다며 기반 기술 연구에 노력과 투자를 집중하면 몇십 년 내에 발전소를 지을 수 있을 것이라고 말했다.

*NIF(국립 점화 시설). *LLNL(로런스 리버모아 국립 연구소). *Inertia Confinement Fusion(관성 가둠 핵융합)