[신재생에너지] ⑨ 전혀 새로운 에너지 그리고 핵융합 발전

지속 가능한 에너지인 태양, 풍력, 해양 에너지와 더불어 재생 가능한 에너지인 바이오 에너지까지. 그 활용과 장단점에 관하여 알아보고 있습니다. 그리고 대미를 장식하게 될 ‘전혀 새로운 에너지’에 관해 알아볼 차례인데요. 말 그대로 그 동안 에너지원으로 활용하지 못하였던 물질 또는 늦게 발견된 에너지원이 바로 전혀 새로운 에너지에 속합니다. 이제는 많은 사람들이 신재생에너지에 관심을 두고 있기 때문에 곧이곧대로 '전혀 새로운' 에너지가 아닌 것들도 있겠지만 말이지요. ^^;

 

우선 우리에게 가장 익숙한 수소 에너지부터 살펴볼까요? 혹자는 수소가 우주의 탄생 과정에서 가장 먼저 만들어졌다고 말합니다. 또 우주에서 가장 많이 존재하는 원소라고도 하는데요. 지구에도 엄청난 양의 수소가 존재합니다. 탄소, 질소 다음으로 많지요. 과학시간에 봤던 주기율표를 기억하시는 분들이라면 수소의 원소기호인 H가 가장 먼저 등장하는 것을 기억하실 텐데요. 순수한 수소는 가연성이 큰 기체입니다. 밀도가 작아서 한때는 공중에 열기구를 띄우는 데에 사용하기도 했습니다. 사소한 마찰에도 연소하는 특성 때문에 지금은 거의 사용하지 않지만요.

수소는 대부분 물이나 석유에 포함되어 있습니다. 탄소 또는 산소와 결합한 형태이지요. 이러한 수소 화합물을 분리시키는 것과 안전하게 저장하는 것이 전혀 새로운 에너지, 수소 에너지의 활용의 포인트입니다.

 

원자력 역시 잘 알려진 전혀 새로운 에너지 중 하나입니다. 활용의 안정성만 보장된다면 높은 가능성을 가지고 있는 에너지이기도 합니다. 하지만 최근 세계적인 이슈가 된 원자로 안전 문제를 감안하면 극복해야 할 기술적인 한계가 많습니다. 또 원자력발전의 연료가 되는 우라늄, 플루토늄의 가격도 상당한 부담이 됩니다. 이에 원자력 발전에 새롭게 떠오른 활용 방식으로 핵융합발전 기술이 주목받고 있는 상황입니다.

핵융합 발전은 기존의 원자력 발전 방식과 함께 논의되지만, 그 원리는 상반된 형태입니다. 쉽게 설명하면 기존의 원자력 발전은 원자 핵을 분열하는 원리이고 핵융합은 말 그대로 서로 융합하는 원리입니다.

 

핵융합에서 사용하는 연료 역시 앞서 언급한 수소인데요. 우라늄, 플루토늄보다 가격이 훨씬 저렴한 것은 굳이 언급하지 않아도 쉽게 예측할 수 있습니다. 그러나 가격 대비 성능은 뛰어납니다. 원자력 발전의 4.5배라고 하니, 달리 설명할 필요가 없겠죠? 다만 아직까지 상용화에 성공하지 못했다는 점이 아쉬울 뿐입니다.

 

▲ 출처 국가핵융합연구소 홈페이지(www.nfri.re.kr)

대한민국은 1980년대부터 핵융합 개발을 위한 기초 연구를 시작했습니다. 2007년에 이르러서는 순수 우리 기술로 초전도 자석을 이용한 플라즈마 생성장치(KSTAR)를 완성했는데요. 플라즈마 생성장치는 핵융합 발전에서 아주 중요한 장치로 통합니다. 2012년 말에는 플라즈마를 17초 간 안정적으로 유지해 장기 운전 기반을 닦는 데에 성공하기도 했습니다. 미국, 일본이 10초를 유지했고 중국에서 성능이 낮은 전류로 30초 간 유지했다는 사실을 감안하면 놀라운 결과입니다.

 

17초라는 길지 않은 시간에 핵융합 발전 전문가들이 촉각을 곤두세울 만큼 새로운 연료나 에너지원을 찾아내고 개발하는 일은 절대 쉬운 일이 아닙니다. 이전까지 살펴본 다른 신재생에너지도 마찬가지였죠. 개발 자체가 현재의 기술로는 한계를 가질 수밖에 없는 현실입니다. 하지만 그렇다고 해서 신재생에너지 개발을 포기할 수는 없습니다. 21세기에 에너지 개발을 멈추는 것은 아무런 대책 없이 미래를 맞이하는 것과 같기 때문입니다. 다음 화에서는 전혀 새로운 에너지원 중 하나이자 핵융합 발전의 연료로 주목을 끌고 있는 수소에 관하여 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.

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