한국이 만든 인공태양… 1억도 50초 도전

한국이 만든 인공 태양

한국이 만든 인공 태양

한국이 만든 인공 태양, 1억도에 50초를 도전했다고 합니다.

 

일단 우리 지구는 태양에너지로 인해서 이렇게 생명체도 번창하고 그런 상태죠.

 

태양은 엄청 크잖아요~ 그래서 태양의 내부는 엄청난 압력과 고온의 상태입니다.

 

이런 상태에서는 수소가 핵융합을 하여 헬륨이 되고, 그렇게 해서 소실된 질량의 일부는 에너지가 됩니다.

 

이게 바로 핵융합 에너지입니다. 

 

이 핵융합 에너지는 아주 청정한 에너지이고, 막대한 에너지를 발생시킵니다. 그래서 전 세계 국가에서 핵융합 에너지를 개발하려고 하는 것이죠. 

 

몇 달 전에는 미국이 핵융합 과정을 통해 실질적이고 유의미한 에너지를 산출했다는 보도를 내기도 했습니다.

 

그런데 우리나라도 핵융합 과정에 대해 진심으로 연구하고 있다고 합니다. 그 과정 중 괄목할 만한 성과가 오늘 발표된 듯하네요.

 

그럼 소식 보시겠습니다.

'섭씨 1억도에서 5분.'

 

인공태양을 만들어 무한 에너지를 손에 넣기 위해 통과해야 할 관문이라고 합니다.

지난 22일 대전 유성구 한국핵융합에너지연구원(이하 연구원)에서는 이를 위해 KSTAR(케이스타·초전도핵융합연구장치)에 '텅스텐 갑옷'을 입히는 작업이 진행되고 있었습니다.

 

케이스타는 핵융합 기술 획득을 위해 2007년 9월 제작된 핵융합실험로입니다. 핵융합이 이뤄지는 '1억도 이상 고온 플라즈마'를 30초 동안 유지해 세계를 놀라게 했던 장비입니다. 이 기록은 아직 깨지지 않고 있습니다. 연구원은 텅스텐 작업이 순조롭게 마무리되면 올해 안에 기록을 경신할 수 있을 것으로 내다봅니다. 목표는 50초입니다.

 

케이스타는 태양의 중심부를 흉내 내 만든 장치입니다. 태양 에너지의 원천은 중심부에서 일어나는 핵융합 반응이죠.

 

수소원자핵이 서로 융합할 때 나오는 막대한 에너지가 힘의 근원입니다. 태양 중심부는 핵융합이 일어날 수 있는 환경을 갖추고 있습니다. 이곳의 수소원자핵들은 태양 내부의 강력한 압력에 짓눌려 조밀하게 모여 있습니다. 여기에 1500만도라는 엄청난 열이 가해져 원자핵들이 빠르게 이동, 서로에게 달라붙어 에너지를 만들게 됩니다.

 

지구에 있는 케이스타가 태양처럼 원자핵들을 강하게 압축할 수는 없습니다. 핵융합 반응을 얻고 싶다면 태양보다 뜨거운 열로 원자핵들이 빠르게 움직이도록 해야 합니다. 부족한 압력을 온도로 만회하는 셈입니다. 최소 1억도는 돼야 융합 반응을 이끌어낼 수 있습니다.

핵융합 실험을 위한 케이스타

1억도의 세계

1억도를 견뎌낼 물질은 존재하지 않습니다.

그래서 1억도의 원자핵을 플라즈마 상태로 '공중부양'시키는 방법이 고안됐습니다. 플라즈마란 고체 액체 기체에 이은 제4의 물질 상태로 번개가 대표적입니다. 케이스타는 1억도의 플라즈마를 진공 용기에 넣고 강력한 자기장으로 공중에 띄워주는 장비입니다. 마치 빛으로 만든 도넛 같은 모양이 되는데 이를 '토카막 방식이라고 합니다.

 

그동안은 30초 남짓이 한계였습니다.

1억도의 플라즈마는 자기장에 갇혀 공중에 떠 있더라도 주변을 극한의 환경으로 만듭니다. 강력한 열과 함께 플라즈마에서 튀어나오는 입자가 총알처럼 탄소 타일을 때렸습니다. 탄소는 열에는 강해도 입자 충돌에는 취약합니다. 장비가 가동된 뒤 얼마 지나지 않아 손상됩니다.

 

입자 충돌로 뜯겨 나온 탄소가 플라즈마의 수소 원자와 결합하면 불순물이 만들어집니다. 수소는 핵융합을 위한 연료입니다. 연료가 엉뚱한 곳에 쓰이므로 핵융합이 안정적으로 이뤄질 수 없습니다.

 

텅스텐은 탱크나 포탄 등에 쓰일 정도로 단단한 물질입니다. 입자에 두들겨 맞더라도 탄소보다 오래 버팁니다. 1억도를 버티는 시간이 종전보다 오래 늘어날 것으로 기대하는 이유입니다. 윤시우 핵융합연구원 부원장은 "7월 말 텅스텐 작업을 끝내고 연말에는 50초 돌파에 도전한다. 50초 돌파는 크게 어렵지 않을 것"이라고 했습니다.

 

 

고비의 연속

최종 목표는 300초지만 진짜 고비는 50~100초 구간입니다.

100초까지는 기술적 난관이 많아 다른 영역이란 설명입니다. 윤 부원장은 "100초를 넘어서면 기술적 난관은 거의 극복한 것이다. 100~300초는 100초 도달까지 해결해온 문제들이 완전히 해소됐는지 2~3배 시간을 들여 확인하는 작업"이라고 했습니다.

안정적으로 300초에 도달할 수 있다는 의미는 24시간 핵융합을 이끌어낼 수 있다는 의미입니다.

그렇게 되면 실제 전력 생산의 길이 열리는 것이죠!!!

 

과학기술정보통신부는 23일 '제18차 국가핵융합위원회'를 개최하고 '핵융합 실현을 위한 전력생산 실증로 기본개념'을 심의·의결했습니다.

실증로는 핵융합 전력생산이 기술적으로 실현 가능하고 경제적으로 타당한지 입증하는 핵융합로를 말합니다.

핵융합 발전 상용화 직전 단계입니다. 정부는 올해 상반기 태스크포스를 구성해 실증로 설계에 착수, 오는 2035년까지 실증로 설계를 마무리할 예정입니다. 정부가 예상하는 핵융합 상용화 시점은 2050년대입니다.