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▲ 김황식 국무총리가 11일 대전컨벤션센터에서 열린 핵융합에너지 컨퍼런스 개회식에 참석해 IAEA 베르너 부카트 사무총장과 함께 전시관을 관람하고 있다. 김호열 기자 kimhy@cctoday.co.kr |
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11일 대전컨벤션센터(DCC)에서 ‘제23회 국제원자력기구 핵융합에너지 컨퍼런스(IAEA FEC 2010)’가 열리고 있는 가운데 핵융합에 대한 국민적 관심도 높아지고 있다.
핵융합에너지는 환경 파괴가 없고 에너지원이 무궁하기 때문에 인류를 위한 미래 청정 에너지로 세계가 협력해 개발하고 있다.
우리나라는 비록 다른 선진국보다 늦게 핵융합에너지 개발에 뛰어든 후발주자이지만, KSTAR(한국형핵융합로)를 통해 놀랄만한 실험 결과를 속속 내놓으며 세계의 이목을 집중시키고 있다.
▨ IAEA 핵융합에너지 컨퍼런스란?
IAEA 핵융합에너지 컨퍼런스(IAEA FEC)는 50년 전통을 가진 세계 최대 핵융합 국제회의다. 이번 제 23차 IAEA FEC 2010은 IAEA(국제원자력기구)와 교육과학기술부가 공동 주최하고 국가핵융합연구소와 대전광역시 주관으로 대전컨벤션센터에서 오는 16일까지 진행된다.
IAEA FEC는 ‘퓨전(Fusion) 올림픽’이라 불릴 정도로 핵융합 연구개발 분야에서 최고의 명성을 가진 국제 컨퍼런스다. 이를 통해 핵융합에너지 개발 분야의 최신 연구개발성과를 공유하고 미국, EU등 핵융합 선진국 학자들과의 교류·협력을 강화하는 등 저탄소 녹색성장 에너지인 핵융합에너지 관련 기술의 신성장 동력화를 위한 논의의 장이되고 있다.
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◆에너지 문제와 핵융합 연구
인류가 생존을 위해 에너지를 생산하면서 환경 파괴와 자원 고갈이라는 전 지구적 위기에 직면했다. 세계 각 나라들은 석유와 천연가스 확보에 총력을 기울이는 한편 화석연료를 대체할 새로운 에너지개발에 적극 나서고 있다.
에너지 수입의존도가 97%에 이르는 세계 10대 에너지소비국인 우리나라 역시 미래 에너지원을 찾기 위한 다양한 연구를 진행 중이다. 태양열과 태양광, 풍력 등이 청정 에너지와 빠른 상용화 가능성으로 각광받고 있지만 대량 생산이 어렵다는 판단에 따라 핵융합에너지 개발의 필요성이 더욱 부각되고 있다.
핵융합은 바닷물에 풍부한 중수소와 지표면에서 쉽게 추출할 수 있는 리튬(삼중수소)을 원료로 하기 때문에 자원이 거의 무한하며, 특히 삼면이 바다인 우리나라에게 매우 유리한 에너지다.
핵융합 연료 1g은 석유 8t에 해당하는 에너지를 만들고, 욕조의 절반에 해당하는 바닷물에서 추출할 수 있는 중수소와 노트북 배터리 한 개에 들어가는 리튬의 양으로도 한 사람이 30년 간 사용할 수 있는 전기를 생산 할 수 있다.
◆핵융합에너지=자연에너지
베르너 부카트 IAEA 사무차장은 “핵융합에너지는 가장 자연상태의 에너지로 태양이 곧 핵융합에너지”라고 설명했다.
태양처럼 스스로 빛을 내는 별들은 내부에서 끊임없는 가벼운 수소원자가 서로 융합해 보다 무거운 헬륨 원자핵으로 바뀌는 핵융합 반응을 통해 에너지를 만든다.
그러나 지구는 태양처럼 핵융합 반응이 일어날 수 있는 초고온·고압 환경이 아니기 때문에, 자기장이나 레이저를 이용해 태양과 같은 환경을 인공적으로 조성하는 핵융합로에서 수소 결합을 일으켜야 한다.
지구상에서 핵융합에너지를 얻기 위해서는 1억 ℃ 이상의 초고온 플라즈마를 만들어야 하는데, 이 플라즈마를 가두는 그릇인 핵융합장치와 핵융합 연료인 중수소와 삼중수소가 필요하다.
핵융합장치는 이 처럼 태양과 같은 원리로 에너지를 만들어 내기 때문에 ‘인공태양’이라고 불리기도 한다. 인류가 만든 인공태양 중 가장 실용화에 근접한 방식이 토카막(Tokamak)이다.
토카막은 초고온의 플라즈마를 가두는 ‘D’자 모양의 초전도 자석으로, 자기장을 만들어 플라즈마가 도넛 모양의 진공용기 내에서 안정적 상태를 유지하도록 제어한다.
◆가장 발전한 핵융합연구로 KSTAR
국가핵융합연구소는 핵융합 원천기술 확보와 21세기 핵융합에너지 상용화를 선도하기 위해 세계에서 가장 진보된 형태의 핵융합장치인 차세대초전도핵융합연구장치 KSTAR를 지난 2007년 국내 기술로 개발·제작했다.
이후 3차에 걸친 핵융합 플라즈마 실험을 단기간에 속속 성공시키며 다른 선진국들을 놀라게 했다.
KSTAR 최근 중성입자빔 가열장치(NBI)를 통한 고온 플라즈마 발생과 중수소(D) 핵융합 반응에 의한 중성자 검출, 500kA(킬로암페어)의 플라즈마 전류를 6초 이상 유지하는 실험을 성공적으로 수행했다.
이 같은 성공은 우리나라가 앞으로 진행되는 국제 핵융합에너지 개발 사업에서 위상이 더욱 올라갈 것임을 의미한다.
국제 협력 사업으로 프랑스에 건설 중인 ITER(국제핵융합실험로)는 크기가 KSTAR보다 4배 가량 크면서 핵융합 발생 방식이 KSTAR와 거의 유사하기 때문에, 우리나라는 ITER 건설 및 운영에 필요한 기초실험 기술자료를 상호 보완적으로 제공하게 된다.
이경수 국가핵융합연구소장은 “핵융합에너지 올림픽인 IAEA FEC 2010의 국내 개최는 우리나라가 미래 녹색에너지원으로 기대되는 핵융합에너지 개발 분야의 주도국임을 알리는 것”이라며 “순수 국내 기술로 개발한 세계적 수준의 초전도 핵융합장치인 KSTAR의 건설과 운영 성과를 바탕으로 국내 핵융합의 연구 위상을 세계에 보여주는 쾌거”라고 밝혔다.
이재형 기자
1800916@cctoday.co.kr