중국 인공태양, 17분 동안 태양의 5배 에너지 생성

핵융합 에너지 실현 가능성이 조금 더 높아졌다. 중국의 '인공태양' 프로젝트가 17분 동안 태양보다 5배 더 뜨거운 열을 생성했다.

중국의 핵융합로 프로젝트는 화씨 1억2600만 도 이상으로 가열되었다. 전 세계의 주요 국가들은 더 낮은 탄소 배출량과 더 깨끗하고 재생 가능 에너지원으로 핵융합에 도전하고 있다.

우리 태양계의 태양과 다른 별들은 핵융합이라는 물리적 반응에 의해 구동된다. 이 과정은 두 개의 가벼운 핵, 즉 원자핵에서 발견되는 전기적으로 양의 양성자와 전기적으로 중성인 중성자가 병합되어 더 무거운 단일 핵을 형성할 때 발생한다. 핵을 생성하면 질량 손실에서 에너지가 방출된다.

아인슈타인은 1900년대 초에 질량이 에너지가 될 수 있다고 공식화했다. 이는 핵융합에서 발생한다. 이 거대하고 지속적인 반응의 에너지와 열은 계절성 우울증을 피하고 식물을 키우며 태양광 전지판으로 전력을 생산하는 데 도움을 준다.
핵융합로 또는 핵융합 발전소 또는 열핵 원자로는 과학자들이 핵융합 반응에서 방출되는 에너지로부터 전력을 생성하는 데 사용할 수 있는 장치다.

원자로는 현재 에너지 그리드에 전력을 공급할 수 있다는 희망으로 전 세계적으로 테스트 중에 있다.

원자로는 고에너지 상태의 물질 또는 플라즈마 형태의 이온화된 가스를 사용하는데, 아직 과학자들이 이 원리를 완전히 이해하지 못하고 있다. 과학자들은 플라즈마와 핵융합을 만들기 위해 다양한 방법을 연구하고 있다. 일부 원자로는 플라즈마를 포함하기 위해 자석을 사용한다.

대조적으로, 다른 과학자들은 반응을 생성하기 위해 작은 공간에서 플라즈마를 압축하여 플라즈마를 제한하기 위해 레이저를 사용한다.

국제원자력기구(IAEA)에 따르면 핵융합은 대기 배출과 관련이 없다. 이 과정은 이산화탄소 및 방사성 삼중수소와 달리 무독성 가스인 헬륨을 만든다. 삼중수소가 우려스럽게 들릴 수 있지만 반감기가 약 100년에 불과해 다른 에너지원보다 환경에 덜 해롭다.


중국의 '인공 태양' 프로젝트의 일부인 중국의 실험적 첨단 초전도 토카막(EAST)은 17분이 조금 넘는 시간 동안 핵융합 반응을 지속했다. 과열된 플라즈마는 화씨 1억2600만 도에 도달했으며 이는 태양보다 5배 더 뜨거운 온도다.

미국 에너지부(DOE)는 "태양과 동일한 에너지원으로 거의 탄소 배출이 없는 무한한 전기의 혜택을 받을 수 있다"고 말하고 있다.

그러나 인상적이지만 원자로에서 테스트를 실행하는 것은 비용이 많이 든다. 중국에서 기록적인 원자로 실험에 소요된 비용은 지난 해 6월까지 1조 달러가 넘을 것이라는 추정이다.

중국의 원자로는 기술의 잠재력을 보여준다. 그러나 전력망에 필요한 플라즈마를 몇 시간 동안 계속 태울 수 있는 원자로는 여전히 없다.


서방 국가들의 핵융합 실험은 현재 프랑스에서 진행 중이며 잠재적으로 2025년까지 개통될 예정인 국제 열핵 실험로(ITER)라는 대규모 핵융합 프로젝트다. 이 실험이 성공하면 원자로는 강력한 에너지원을 만들 수 있다.

라이브 사이언스(Live Science) 2018년 보고서에 따르면, 100메가와트 핵융합 원자로는 최대 10만 가구에 전력을 공급할 수 있다.

민간 부문에 20개 이상의 핵융합 기업을 회원으로 보유하고 있는 국제 협회인 핵융합 산업 협회(Fusion Industry Association)의 앤드류 홀랜드(Andrew Holland) CEO는 "중국에서 원자로 성공이 재생 가능 에너지의 밝은 미래를 시사한다"고 말한다.

다만 홀랜드는 기록은 인상적이지만 연중무휴 재생 가능 에너지를 위한 기술을 활용하려면 시간이 더 걸릴 것이라고 지적하고 있다.

핵융합 산업 협회는 핵융합 발전소가 빠르게 성장하는 산업이지만 아직 수행해야 할 어려운 작업이 있다고 말한다. 2030년대 상업화를 목표로 가능성에 도전하고 있다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com