일시: 2013. 10. 29

매체: e대한경제

핵융합은 언제 실현될까. 태양이 빛을 발산하는 원인이 바로 핵융합이라고 추측했던 1920년부터 인간은 핵융합의 존재를 알고 있었다. 그리고 이 핵융합이 인류에게 남은 가장 완벽한 대체 에너지다.
지구에서 가장 안정적인 원소는 철인데, 철 원자핵의 크기는 중간쯤 된다. 우리가 에너지를 얻고 싶다면 철에 가까워지는 방향으로 가면 된다. 따라서 매우 큰 원자인 우라늄은 분열해서 작아지려는 본능이 있고, 작은 원자들은 서로 뭉쳐서 커지려는 본능이 있다. 작은 원자핵들은 서로 결합해 철에 가까워지려고 한다는 뜻이다. 이런 방식으로 핵에너지가 발생한다. 엄밀히 말하면 밤하늘에 빛나는 별에서 일어나는 일과 똑같은 것이다. 별의 중심부에서 수소가 합쳐져 헬륨이 생성되고, 그 다음엔 헬륨이 뭉쳐서 탄소, 산소가 만들어지고 우리 몸을 이루고 있는 모든 것들은 별의 중심부에서 만들어진 원소들이다. 하지만 이 과정을 인공적으로 만들기는 매우 어렵다. 알다시피 별의 중심부는 엄청나게 뜨겁기 때문이다. 하지만 수소 간의 핵융합 반응은 다른 원자들에 비해 핵융합을 일으키기 가장 쉽다. 가장 자연적이고 가장 쉬운 셈이다.
두 종류의 수소를 이용하는 수소 핵융합은 바닷물에서 얻을 수 있는 무거운 수소인 중수소와 매우 무거운 수소인 삼중수소를 활용한다. 이 두 개의 원자핵은 전하를 갖고 있는데, 플러스극이 플러스극을 밀어내듯 같은 성질인 이 둘을 붙이려고 하면 서로 밀어낸다. 하지만 힘을 줘서 이 둘을 최대한 가깝게 붙이면 강한 핵력이 작용하기 시작해 서로 잡아당기기 시작한다. 순간 그 둘이 합쳐져 헬륨-5가 된다. 이 가운데 헬륨이 쪼개져 튀어나오고, 중성자가 튀어나오는 데 엄청난 에너지도 함께 발충된다. 어떤 물체를 1억5000만도까지 가열하면 입자들은 엄청난 속도로 운동을 하게 되고, 정확하게 설정된 장소에서 충돌하면 핵융합이 일어나 에너지가 방출되는 셈이다. 이것이 바로 핵융합 에너지다. 그리고 바로 이것이 인류가 구현하려는 반응이다. 그리고 이 놀라운 핵융합의 원료인 리튬은 아주 적은 양의 바닷물에서 얻을 수 있다.  

인류는 이미 1억5000만도의 핵융합 반응 환경을 조성하는 데 성공했고, 2차 성공을 위해 2013년 연구를 재개했으며, 20조원 규모의 핵융합로를 건설 중이다. 여기에는 7개국이 참여했는데 우리나라도 포함됐다. 우리나라는 전 세계에서 핵융합 연구 분야의 선두그룹이다.
우리나라 정부는 2007년 국제핵융합에너지 설립협정 비준 동의안을 통과시켰고, 앞으로 2020년까지 매해 1400억원대의 연구 개발비를 지원하며 2035년까지 4조7000억원을 투입할 예정이다. 이와 함께 올해 국가핵융합연구소 본관동이 준공됐다. 대전시 대덕연구개발특구 내에 들어선 연구소는 우리나라 핵융합 연구의 거점이 될 본부다.
설계를 담당한 간삼건축 측은 “핵융합 관련 기술을 활용해 신산업 창출에 기여하는 연구소의 성격에 맞게 최적의 모듈 계획과 공간의 가변성을 최대한 고려했으며 미래 에너지를 개발하는 연구소의 목적에 부합하는 에너지 절감 대책을 통해 자연과 공존하는 친환경 건축물을 선보였다”고 설명했다.
건물은 외벽의 이중외피 시스템을 통해 일사량을 자유롭게 조절해 건물의 단열효과를 높이고 건물 중앙부의 아트리움은 자연채광과 환기를 통해 조명과 난방에 드는 비용을 줄이고 실내공기를 쾌적하게 유지하는 기능을 한다. 또한, 태양열과 지열을 이용한 전력 시스템은 건물의 급탕과 냉난방을 담당하고 옥상정원은 연구원들을 위한 조경과 휴식의 장소이며 에너지 절감을 위한 친환경 공간이기도 하다.
최적화된 실험공간도 눈에 띈다. 각 연구공간은 용도에 따라 채광 및 조망, 하중조건이 다양하고, 실험대를 가장 효율적으로 놓을 수 있는 폭원(6.6m)을 적용한 합리적인 모듈계획으로 응용성을 강화한 점도 돋보인다. 연구소에서 오래 머무르는 연구원들의 편의를 위해 아트리움과 복도의 포켓쉼터, 발코니 등 곳곳에 쾌적한 공용공간과 휴식공간을 설치했고, 전자도서관 및 건강검진실뿐만 아니라, 여성 직원을 배려한 모유 수유실 등 여성전용 휴게공간도 잊지 않았다.
보수 정권 아래서 통과된 핵융합 사업예산을 두고 진보 쪽 언론들은 ‘실패할 게 뻔한데 투자하는 나이브한 발상’이라며 비아냥거린다. 하지만 모름지기 정부는 낙관적일 필요가 있다. 국민이 비관적일 때 정부는 허리를 곧게 펴고 비전과 희망을 제시해야 한다. 우리는 1954년 ‘힉스 이론’ 이후 60년이 지나서야 숨겨진 입자를 찾아내는 데 성공했다. 인류는 그렇게 한 걸음 한 걸음 발전해 왔다. 진보라면 모름지기 꿈이 있어야 한다.

링크: https://www.dnews.co.kr/uhtml/view.jsp?idxno=201310290859230370201