[서울신문 창간 104주년 특집-거대과학의 꿈] 2045년 상용화 목표… 미래자원 개발 잰걸음

핵융합기술 발전 상황은

KSLV-1이 선진국의 기술력을 따라잡기 위한 거대과학이라면, 한국형핵융합실험로 KSTAR는 한국이 주도할 수 있는 미래형 거대과학이다.KSTAR는 지구상에 존재하는 모든 에너지의 근원인 ‘태양’을 만들기 위한 21세기판 ‘이카로스 프로젝트’다. 태양에너지의 발생 원리를 모방한 ‘인공태양’을 만들어 인류가 무한히 쓸 수 있는 에너지를 만든다는 것이 궁극적인 목표다.

80∼90%가 수소로 이뤄져 있는 태양의 중심부는 섭씨 1500만도의 고온에서 원자핵과 전자가 분리된 수소 플라스마 상태로 뒤섞여 있다. 플라스마는 고체, 액체, 기체 등 물질의 3상이 아닌 제4의 물질이다. 이 상태에서 수소 원자핵들이 지구의 33만배에 이르는 중력으로 인해 서로를 잡아당기며 연쇄적으로 핵융합을 일으키면 열과 에너지가 발생한다.

지구상에서 이같은 수소는 바닷물의 중수소와 원자력 발전소에서 부산물로 생산되는 삼중수소에서 무한에 가깝게 얻을 수 있다. 인류가 2000만년 이상 사용할 수 있는 양이다. 핵융합 발전이 상용화에 성공한다면 1g의 혼합연료(중수소+삼중수소)로 석유 8t, 전기 10㎾에 해당하는 에너지를 만들 수 있다. 바닷물 1ℓ에 포함된 0.03g의 중수소만으로 300ℓ의 휘발유를 만들 수 있다는 얘기다. 핵융합 발전의 관건은 태양과 같은 초고온의 플라스마를 만들어 유지하는 일이다. 또 섭씨 1억도 이상의 플라스마에 녹지 않고 견뎌내는 핵융합 장치를 만들어 내는 것도 관건이다. 현재 과학자들은 ‘토카막’(Tokamak)이라는 장치를 만들어 초고온의 플라스마를 허공에 띄워 용기에 닿지 않게 함으로써 이 문제를 해결하려 하고 있다.KSTAR 역시 토카막의 일종이다.

합은 상용화 시점이 2045년으로 잡혀 있다. 사실상 미래 세대를 위한 투자인 셈이다. 그러나 지난 2006년부터 한국을 비롯해 유럽연합(EU), 미국, 러시아 등 7개 나라가 참여해 프랑스 카다라슈에 건설 중인 ‘국제핵융합실험로(ITER)’에서도 알 수 있듯이 핵융합은 거대과학이 반드시 이뤄내야 할 과제로 평가되고 있다.

박건형기자