최근 미국 로렌스 리버모어 핵융합연구소의 국립 점화장치에서 작은 수소연료 캡슐에 약 200 여개의 강력한 자외선 레이저빔을 집중시켜 ‘순에너지’ 생산에 성공했다. 이 실험에서 레이저 빔의 입력에너지 2.05 메가줄(Megajoules)보다 큰 3.15 메가줄의 출력에너지가 생성되어 핵융합을 일으키는데 투입된 에너지양보다 더 큰 에너지양을 얻는데 성공했다. 이는 사상 처음 수소 핵융합 발전 실험으로 순에너지 증가를 본 놀라운 성과이다.

수소의 핵융합을 일으키려면 태양내부 온도보다 높은 섭씨 1억도 이상의 온도를 지속적으로 유지해야한다. 현재 한국 등 세계 35개국에서 연구 중인 토카막(tokamak) 방식은 자기장으로 이런 초고온 환경을 불과 몇 초밖에 유지할 수 없었다. 뿐만 아니라 핵융합 시도에 들어가는 입력 에너지가 출력 에너지보다 높아 이를 해결하려면 아직 많은 연구가 필요하다.

기존의 원자력발전소는 우라늄-235 같은 방사성 물질 연료를 쓰므로 지진이나 전쟁 등으로 사고가 나면 방사성 물질의 유출로 인체에 극히 유해하다. 핵융합발전은 수소의 동위원소인 중수소나 3중수소 원료를 쓴다. 중수소는 바닷물에서 비교적 쉽게 추출할 수 있고 3중수소는 방사성 물질이지만 방사성 물질의 양이 처음의 반으로 줄어드는데 걸리는 반감기가 짧아 인체에 미치는 영향이 적고 핵폐기물 처리가 용이하다. 따라서 이번 핵융합 점화 성공은 지속가능한 핵융합형 원자력 발전으로 친환경 에너지 생산의 초석이 마련됐다고 볼 수 있다.

뿐만 아니라 이 성공은 미국이 지하 핵실험 없이 안전하며 확실하고 효율적인 핵 억제력을 유지할 수 있는 새로운 길을 열었음을 뜻한다. 그러나 우선 이 장치에서 발생된 열을 저장할 수 있는 에너지 형태로 바꾸거나 이 에너지를 사용처로 송달할 수 있어야한다. 또 가동 중 생길 장치의 고장 수리와 사용한 물질과 장비를 처리하는 문제도 해결해야한다. 이같은 공학적인 산업기술 문제들이 큰 투자로 단기간에 해결되어 친환경 에너지 보급이라는 인류의 꿈인 핵융합 원자력 발전을 하는 날이 오리라 기대해본다.

<황보 한 / 우주공학자>