170308_실용화 단계 진입한 초소형 핵융합_매일경제

심각한 인류생존의 환경문제 속에서 가장 이상적인 에너지원은 무엇일까? 바로 태양의 핵융합 에너지다. 우주의 대부분을 구성하는 수소가 태양의 내부에서 융합하면서, 태양은 수십억 년 동안 무공해 에너지를 공급하고 있다. 인류의 최후 에너지는 궁극적으로 이 핵융합 에너지가 될 것이다. 환경에 전혀 해를 주지 않고, 핵융합 연료가 되는 중수소도 바닷물 속에 거의 무한정 존재하기 때문에 고갈될 염려도 전혀 없다. 

핵융합은 원자핵의 구조를 변화시킬 때 발생하는 막대한 에너지를 이용하는 것이다. 우리가 잘 알고 있는 아인슈타인의 상대성 원리가 핵융합에서 발생하는 에너지를 설명하는 근거가 된다. 가벼운 원소의 원자핵이 융합하면서 다른 원소로 바뀌는 핵융합 과정도 핵분열처럼 질량이 감소하는데, 이 질량이 에너지로 바뀐 것이다. 

지금까지 연구가 지지부진했던 이유는 태양의 핵융합 환경을 만드는 것이 가령, 1억도 이상의 초고온 플라스마를 만들어 활용해야 하는데, 이 온도를 견딜 수 있는 연구시설의 재료 등 여러 초고난도의 기술이 필요하기 때문이다. 따라서 오랜 연구기간과 막대한 연구투자 때문에 국제적인 공동연구가 필요하게 되었고 우리나라 등 7개국이 공동으로 ITER라는 핵융합기술개발 프로젝트를 추진 중이나, 실용화는 아직도 요원하다. 2040년대에 시험 핵융합 발전을 한다는 계획이다. 

지금까지는 경제성 때문에 중대형 규모의 핵융합 연구를 꾸준히 해왔다. 그러나 경제성을 고려하지 않는 미 국방부 DARPA 연구에서 드디어 초소형 핵융합 기술이 개발되었다. 이는 야전 작전에 필요한 획기적인 이동용 발전 장비를 구상했기 때문이다. 그 결과 중수소를 사용하는 1㎿ 미만급의 초소형 핵융합기술 개발에 성공했다. 벤처기업에서 시제품을 만들어 미방위고등연구계획국(Defense Advanced Research Project Agency)의 검증을 거쳐 실용화를 추진 중이다. 이 같은 성공요인은 상업성과 상관없는 국방 목적의 획기적인 초소형 연구이기 때문이다. 

우주 에너지인 태양의 핵융합 철학을 소우주인 인간에게 적용하면, 핵분열은 투쟁의 에너지이지만 핵융합은 사랑의 에너지에 해당된다. 투쟁은 집단의 대규모의 방식이지만 사랑은 집단적, 강제적으로 이루어지지 않는다. 남녀가 개별적으로 접촉하는 빈도와 공간이 점차 좁아지면서 융합의 감성적 극초고온 상태에서 새로운 생명체가 출생하면서 오늘의 인류사회가 형성되었다. 

놀랍게도, 남녀의 사랑처럼 초소형 규모 핵융합 연구도 은밀히 진행되어 왔다. 그 결과 초소형 핵융합로가 신생아처럼 출산되기 시작했다. 작은 양의 플라스마를 점차 좁아지는 나선형의 파이프를 통해 접촉하는 빈도와 온도가 상승하도록 하면서 자체적으로 융합 온도에 도달하도록 만들었다. 이것은 남녀 간 사랑의 융합 과정과 비슷하다. DARPA 기술은 그런 점에서 사랑의 에너지를 본질적으로 실현한 것이다.  

앞으로 지속적으로 핵융합 기술의 안정과 규모의 소형화 등이 이루어지면, 소형 자동차 엔진이나 분산전원 등 그 적용 분야가 무궁무진하기 때문에 에너지 분야에 혁명적인 변화가 예상된다. 더욱이 글로벌 경제의 규모 중 에너지경제가 가장 크고, 그다음으로 식량경제와 산업경제 순이다. 이처럼 에너지경제가 글로벌 경제의 최대 규모를 차지하고 있다. 따라서 축소된 태양과 같은 에너지원인 핵융합 기술은 삼성의 스마트폰처럼 소위 `초소형 스마트 에너지원`으로서 세계 에너지 경제의 큰 몫을 우리의 것으로 만들 수 있다. 

[이상희 녹색삶지식경제연구원 이사장]