중국이 2035년까지 꿈의 에너지라 불리는 핵융합 발전소 짓는다.

중국이 2035년까지 꿈의 에너지로 불리는 핵융합 발전소를 지을 계획이고 중국 대도시들이 발전소 유치를 위해 열띤 경쟁을 벌이고 있다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 27일에 보도했습니다.

핵융합 발전소는 수소가스를 태양의 내부 온도보다 10배 높은 1억℃ 이상의 초고온 플라스마 상태로 만들어 중수소와 삼중수소가 헬륨으로 융합하는 과정에서 나오는 막대한 에너지를 전기로 변환해서 이용합니다.

이 핵융합 발전이 말이 1억℃지 어마어마하게 높은 온도이기 때문에 1억℃를 견디는 물질은 세상 어디에도 없습니다. 게다가 1억℃의 온도로 가게 되면 수소는 일반 기체가 아닌 플라즈마 상태로 존재하게 됩니다.

플라즈마 상태란 고체, 액체 기체에 이은 제 4의 존재 상태로 기체에 많은 에너지가 주어져 전자가 떨어져 나가 이온화 되어 있는 상태를 말하니다.

이 플라즈마라는 것이 고체가 아니고 유체적 성질을 가지고 있기 때문에 제어하기가 더욱 어렵습니다.

그래서 초고온의 플라즈마를 핵융합로의 진공 용기 속에 넣고 장기간 운전하고 안정화 시킬 수 있는 기술이 핵융합 연구의 핵심입니다.

그런데 왜 미국이 핵융합 발전에 3조 8천억을 투입해도 이 연구 시설이 실패할 수 있는 연구를 진행하는 이유는 노트북 배터리 하나에 들어가는 리튬으로 한 사람이 30년간 사용할 수 있는 전기를 생산할 수 있기 때문입니다.

과학계는 핵융합 발전의 경제성이 사실상 무한대라고 평가하고 있습니다.

한국의 핵융합 발전

핵융합 후발국인 한국은 핵융합 장치 구축을 계기로 선진국과 나란히 핵융합 원천기술을 확보하고 미래 핵융합 발전을 위한 로드맵을 만들고 있습니다.

특히 작년에는 마의 1분을 넘는 72초 동안 고성능 플라즈마 운전에 성공하면서 세계최고 기록을 달성했습니다. 또한 플라즈마 가둠 기술을 획기적으로 높일 수 있는 차세대 핵융합로 운전 모드 기술인 내부수송장벽 기술을 구현해 세계적으로 주목받고 있습니다.

우리나라는 오는 2030년까지 상용화 전 단계에 해당하는 핵융합실증로를 구축한 이후 2040년까지 상용 핵융합발전소를 건설한다는 계획입니다.

그러나 노무현 정권때까지만해도 핵융합 발전에 있어서 EU를 능가하는 기술을 가지고 있는 평가를 가지고 있어서 늦게 핵융합 발전에 뛰어들었지만 단숨에 세계최고의 기술력을 가지는 나라였지만 지금은 좀 뒤쳐진 느낌입니다.

중국의 핵융합 발전

 중국 플라스마연구소 핵융합 실험로는 올해 6월 세계 최초로 5천만℃ 이상의 초고온 플라스마 상태를 100초 이상 유지하는 데 성공했다.

그러나 핵융합 발전소 건립에는 많은 난관이 기다리고 있다는 지적도 나온다.

유럽연합(EU) 회원국은 물론 미국, 러시아, 중국 등이 참여한 프랑스 ITER 프로젝트는 애초 계획에 따르면 10년 전에 이미 끝났어야 했으나, 지금은 2020년대 중반에 끝날 수 있을지도 미지수다.

ITER 프로젝트에 투입된 돈은 무려 261억 달러(약 28조원)에 달한다. 이는 전 세계 과학연구시설 중 가장 많은 돈이 투입된 사례이다.

핵융합에 필요한 초고온 플라스마에 주변 장치가 닿으면 모두 녹아내리기 때문에, 플라스마를 진공 공간에 띄워놓고 핵융합을 유도할 도넛 모양으로 생긴 토카막(tokamak)이라는 장치가 필요하다.

1950년대 구소련이 개발한 토카막은 강력한 자기장을 생성할 수 있는 초전도 코일로 만들어진다. 하지만, 초고온을 견딜 수 있는 내벽과 코일을 담글 초저온 액체 등이 모두 필요해 제조가 매우 어렵다.

미국의 핵융합 연구에 참여했던 베이징대 레이옌 교수는 "핵융합 프로젝트는 자칫 잘못하면 '돈 먹는 하마'가 될 수 있다"며 "핵융합 과정에서 유출될 중성자가 주변 환경에 미칠 치명적인 영향도 고려해야 한다"고 말했다.