[박종진의 과학이야기] 핵융합 발전

현재 거의 모든 에너지원은 전기다. 전기가 없으면 세상이 멈춘다. 그러므로 안정적으로 전기를 생산한다는 것은 인류의 존속과도 무관하지 않다. 발전의 초기 단계에는 수력에 의존했지만, 차츰 전기 수요가 늘면서 화력을 이용해서 발전하더니, 이제는 원자력 발전까지 해서 폭주하는 에너지 수요를 채우고 있다. 그러나 화력 발전은 공해 문제와 지구온난화 문제를 일으켰고, 원자력 발전은 그 안전성과 사용 후 나오는 핵폐기물 처리라는 큰 문제에 봉착했다.   그러던 중에 우리의 태양처럼 핵융합을 이용하여 에너지를 얻을 수도 있다는데 착안했다. 그런데 문제는 아직 기술적인 문제가 해결되지 않았다.     핵융합 발전이란 밤하늘에 수없이 반짝이는 별들이 빛과 열을 내듯 인공적인 핵융합으로 전기를 생산하는 것이다. 즉, 인공 태양을 만들어 거기서 나오는 열로 물을 끓여 터빈을 돌려서 전기를 만든다는 계획이다. 그렇게만 되면 우주에서 가장 풍부한 수소를 원료로 발전을 하게 되고, 아무 찌꺼기도 남지 않는 글자 그대로 무한 청정에너지가 아닐 수 없다. 벌써 이론적으로 그리고 실험실에서는 성공했다.   그런데 얼마 전에 미국 대통령이 뜬금없이 핵융합 발전이 코앞에 다가왔다는 발표를 했다. 무진장한 원료가 있고 폐기물 처리도 필요 없는 그야말로 꿈의 에너지 시대가 곧 열릴 것이라 했다. 연구소에서는 이미 성공하여 핵융합을 이용해서 전기를 만들었는데 왜 뒷북을 치는 걸까?   거기에는 경제성이란 관문이 있기 때문이다. 아무리 기술적으로 문제가 없다고 하더라도 원가가 너무 많이 들어가면 소용이 없다. 예를 들어, 100달러만큼의 전기를 만들기 위해서 300달러를 투자해야 한다고 하면 실험실이 아니고서야 아무도 그런 일을 하려고 하지 않을 것이다. 이번에 미국 대통령의 발표 내용은 드디어 경제성이란 관문을 무사히 넘겨서 곧 상용화의 단계에 이를 것이란 희망적인 말이었다.   그동안 이루어진 과학의 역사를 보면 어떤 이론이 나온 후 실험에 성공하고 나서도 채산성이 갖춰져서 상용화하는데 적어도 20년, 심지어는 50년 정도 걸릴 때도 있었다고 하니 이번에도 지금은 아직 샴페인 병을 딸 때는 아닌 것 같다. 하지만 대통령은 친절하게도 10년 정도 걸릴 예정이라고 덧붙였다. 지금 한창 휘발유 엔진 자동차가 퇴장하고 전기 자동차가 무대에 등장하기 시작했다. 이제는 제법 전기 자동차가 길거리에 많이 보인다. 그렇게 상용화가 되기는 했지만, 아직도 적지 않은 문제가 산적해 있는 것도 사실이다. 핵융합 발전은 아직 상용화 단계는 아니다. 기술적으로 넘어야 할 산이 많아서 가야 할 길이 아직도 멀고도 험난하다.   수소 핵융합이란 수소 원자 4개가 헬륨 원자 한 개로 변하는 것이다. 그때 생긴 아주 미세한 질량의 차이로 아인슈타인의 E=mc²의 공식에 의해서 막대한 에너지가 나온다. 태양은 지난 45억 년 동안 그런 식으로 빛과 열을 내면서 지구에 생명을 출현시켰고, 우리 인류가 앞으로 사용할 에너지를 어떻게 만들 수 있는지 보여 주었다. 우리의 에너지 원천인 태양은 앞으로도 65억 년은 더 핵융합을 계속할 것이라고 한다. (작가)       박종진박종진의 과학이야기 핵융합 발전 핵융합 발전 원자력 발전 수소 핵융합