청정에너지의 꿈 이루나?...미국, 13일 중대한 과학적 성과 발표 VIDEO:Nuclear fusion: Has there been a breakthrough and what will it mean?
핵융합: 돌파구가 마련되었나?
그리고 그것은 무엇을 의미하는가?
아직 극복해야 할 장애물이 많지만
미국 국립연구원이 핵융합에서 상당한 진전을 이뤘다고 알려져 있다.
보도에 따르면, 핵융합로가 처음으로 투입된 것보다 더 많은 에너지를 생산했다고 한다. 만약 실험 결과가 확인된다면, 핵융합이 수십억 년 동안 우리 태양의 중심에서 발생해온 반응을 몇 가지 경고와 함께 복제함으로써 지구의 증가하는 에너지 수요를 충족시킬 수 있는 실행 가능한 방법이라는 것을 증명할 것이다.
도대체 무슨 일이 일어났나?
핵융합은 오랫동안 풍부하고 깨끗한 에너지를 약속해왔지만 최근까지 먼 꿈이었다. 지난 몇 년 동안, 전 세계의 실험은 점점 더 유망해졌지만, 결정적으로 모두 그들이 생성한 것보다 더 많은 에너지 입력을 필요로 했다.
이제, 파이낸셜 타임즈의 한 보고서는 캘리포니아에 있는 Lawrence Livermore 국립 연구소의 연구원들이 이 주요한 장애물을 극복했다고 했다. 연구소의 국립 점화 시설(NIF) 핵융합로는 레이저를 사용하여 중수소와 삼중수소를 핵융합이 일어날 수 있는 플라즈마로 만드는 열과 압력을 생성하며, FT는 레이저가 2.1 메가줄의 에너지를 출력하는 실험에서 약 20% 증가한 약 2.5 메가줄의 생성이 나왔다고 보고했다.
황기철 콘페이퍼 에디터 국토부 인플루언서
Ki Chul Hwang Conpaper editor influencer
(Source:
.newscientist.com/article/2350921-nuclear-fusion-has-there-been-a-breakthrough-and-what-will-it-mean/)
"무한 청정에너지 '실마리'
미, 핵융합으로 에너지 순생산"
에너지장관, 13일 '중요한 과학적 돌파구' 선언 예정
미국 정부가 핵융합 기술과 관련해 "중요한 과학적 돌파구"를 오는 13일(현지시간) 발표할 예정이라고 미국과 영국 등의 주요 언론매체들이 11일 전했다.
미국 일간 워싱턴포스트(WP)는 이 발표가 "과학자들이 에너지를 순(純)생산하는 핵융합 반응을 일으키는 데에 처음으로 성공했다"는 내용일 것이라고 추측했다.
수십년 도전…로런스 리버모어 국립연구소 연구성과
"상용화 때 온실가스·오염물 배출않는 '무제한 전력' 확보"
즉 핵융합 반응을 일으키기 위해 투입한 에너지보다 더 큰 에너지를 핵융합 반응으로 만드는 데 성공했다는 것이다.
그러면서 이번에 발표될 연구 결과가 핵융합에 의한 전력 생산에 획기적 돌파구가 될 것이라고 설명했다.
태양에서 일어나는 핵융합과 유사한 반응을 지구상에서 인공적으로 일으켜 안정적으로 에너지를 만드는 기술이 상용화되면 온실가스나 오염물질을 배출하지 않고 전력을 사실상 무제한으로 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 이런 목표를 위해 1950년대부터 수십년에 걸쳐 미국을 포함한 세계 여러 나라에서 천문학적 연구비가 투입되고 있다.
이번 연구 성과는 버클리 캘리포니아대 등이 참여해 1952년 설립된 '로런스 리버모어 국립연구소'(LLNL)에 있는 핵융합 연구 시설 '국립 점화 시설'(NIF)에서 나왔다.
NIF는 '관성 가둠 핵융합'(inertial confinement fusion·ICF)이라는 방식의 핵융합 연구 시설로, 1997년 착공돼 2009년 완공됐다.
핵융합 상용화를 위해서는 핵융합 반응이 일어나는 초고온 초고압의 플라즈마를 특정 공간에 충분한 시간 동안 가둘 수 있어야 하는 것이 전제 조건이다.
이런 '가둠' 과정이 태양 등 항성에서는 중력으로 인해 일어나지만, 인공적으로 이런 환경을 만들려면 매우 강한 자기장을 거는 '자기장 가둠'이나 동시다발적인 폭발을 유도해 초고온과 초고압 상태를 만드는 '관성 가둠' 등 다른 방법이 이용된다.
LLNL NIF는 '관성 가둠' 방식으로는 세계에서 가장 큰 시설이며, 레이저를 이용해 '가둠'을 실현한다.
어떤 방법을 쓰든 '가둠'에는 에너지가 투입되므로, 이보다 더 큰 에너지를 핵융합 반응을 통해 만들어낼 수 있어야 한다.
이 시설을 통한 연구를 잘 알고 있는 한 핵융합 과학자는 "우리 대부분에게 이것은 시간 문제에 불과했다"고 WP에 설명했다. 원리상 이 연구가 결국은 성공할 수밖에 없다는 확신이 있었다는 취지다.
WP는 LLNL의 이번 연구성과가 실제로 상업적으로 쓰이려면 적어도 10년, 아마도 수십년이 걸릴 것이라고 전망하면서, 이번 기술 개발이 정부에 의해 장기간 대규모 투자가 이뤄진 덕택이라는 점을 조 바이든 행정부가 부각할 것이라고 내다봤다.
13일 발표에는 제니퍼 그랜홈 에너지부 장관도 참석할 것으로 전해졌으나, 발표장에 나올 정부 최고위 인사가 그랜홈 장관일지 여부는 확실치 않으며, 바이든 대통령이 나올 수도 있는 것으로 알려졌다.
에너지부와 LLNL은 WP의 질의에 답변을 사양했다. 한 연구소 관계자는 연구진이 막바지 분석을 하고 있으며 13일로 예정된 발표 전에는 아무런 공식 발표를 하지 않을 것이라고 WP에 말했다.
LLNL에서 핵융합과 관련한 획기적 연구 성과가 나왔으며 미국 정부가 이를 13일에 발표할 것이라는 내용은 11일 영국 일간지 파이낸셜타임스(FT)가 처음으로 보도했다.
이에 앞서서 지난달 4일 LLNL NIF 연구진은 물리학계에서 가장 권위있는 학술지로 꼽히는 피지컬 리뷰 레터스(PRL)에 상온 기체가 든 캡슐에 강한 자기장을 거는 방법으로 온도와 에너지를 높인 실험 결과를 게재했다.
당시 연구진은 앞으로 이 기술을 지상 핵융합에 쓰이는 극저온 냉각 중수소-삼중수소가 든 캡슐에 응용할 수 있다면 '에너지 순생산'에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것이라고 내다봤다.
태양에서 일어나는 핵융합은 보통 수소(원자량 1)가 재료로 쓰이지만 이는 인간의 현존 기술로는 도달하기 어려운 엄청난 고온 고압 상태를 요구하기 때문에, 인공 핵융합 연구에는 대개 그보다는 조건이 덜 까다로운 중수소(기호 D·원자량 2)와 삼중수소(기호 T·원자량 3) 사이의 'D-T 융합반응'이 이용된다.
(서울=연합뉴스) 임화섭 기자 limhwasop@yna.co.kr
The Problem with Nuclear Fusion
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