최근 환경오염과 에너지 부족 문제가 심각해지면서 친환경 에너지가 떠오르고 있다. 세계 각국은 이런 문제를 해결하기 위해 핵융합 에너지를 개발하고 있다. 핵융합 에너지란 간단히 말해서 지구에 작은 태양을 만들어 사용하는 것이다. 고진공 용기 안에 중수소와 삼중수소를 넣은 후 약 1억도 이상으로 가열하면 원자핵과 전자가 분리되는 플라스마 상태가 된다. 이 상태에서 원자핵끼리 서로 부딪히게 되면서 발생한 에너지가 증기를 가열시키고 터빈을 돌려 대용량의 전기를 생산하는 방식이다.여기서 초고온의 플라스마를 담을 용기가 필요한데, 과학자들은 그 용기가 녹아내리지 않는 방법을 찾아냈다. 그것이 바로 토카막이라고 불리는 도넛 모양 장치다. 초전도체를 이용해 플라스를 공중에 띄운 뒤 회전시키면 용기가 녹지 않고 담을 수 있게 된다. 한국에서도 이런 토카막 연구를 계속하고 있는데, 그 성과가 KSTAR라는 토카막이다. 2019년 KSTAR가 1억도의 플라스마를 1.5초 동안 유지시켜 한국의 핵융합 에너지 연구가 다른 나라보다 한발 앞서 나가게 됐다.
하지만 토카막은 기계의 바깥쪽은 초저온을 유지해야 하고 안쪽은 1억도 이상의 초고온을 유지해야 하는 고도의 기술이 필요하기 때문에 현재 상용화되지는 못하고 있다. 이를 위해 2007년부터 미국, 러시아, 유럽연합, 한국, 일본, 중국, 인도 총 7개국이 힘을 합쳐 ITER 프로젝트를 실시하고 있다. 현재 65%의 진척이 있으며 2025년 12월에 공식 가동을 시작한다고 한다.
핵융합 에너지는 주 재료인 중수소와 삼중수소를 매장량이 많은 바닷물과 리튬에서 구할 수 있다는 점, 원자력 발전에 비해 안정적이라는 점, 환경오염 물질을 거의 배출하지 않는다는 점, 마지막으로 연료가 풍부해 에너지 확보를 위한 국가 간 분쟁 염려가 없다는 점 때문에 꿈의 에너지로 불리고 있다.
한국은 2040년을 핵융합 상용화 목표 시점으로 삼고 있다. 핵융합 에너지가 상용화된다면 에너지가 풍부해지면서 생산량이 늘어날 가능성이 높다. 화석에너지가 점점 고갈되고 기후변화가 심각해져 가는 현실에서 핵융합 에너지는 미래의 중요 청정에너지원이 될 것이다.
최진아 생글기자(경복여고 1년) chlwlsdk100@gmail.com
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