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[핵잼 사이언스] 中 인공태양, 1억 2600만도에서 17분 유지…세계기록 경신

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▲ 중국이 개발한 핵융합 원자로 연구설비 ‘인공태양’

중국 국책연구소가 핵융합 원자로 연구설비인 ‘인공태양’을 17분 이상 작동시켜 기록 경신에 성공했다.

핵융합 발전은 태양의 에너지 생성 방식을 본뜬 것이다. 우주에서는 수소로 이루어진 거대한 가스 덩어리가 높은 열을 받아 헬륨으로 변하는 핵융합이 끊임없이 계속되는데, 이런 우주의 핵융합을 지구에서 실현해내는 기술이 인공태양이다.

인공태양은 중수소와 삼중수소를 연료로 사용해 섭씨 1억도 이상의 초고온 플라스마를 생성하고 이를 자기장을 활용해 가두는 장치다. 이러한 핵융합 기술을 이용하면 바닷물 1ℓ로 휘발유 300ℓ에 달하는 에너지를 얻을 수 있다. 상용화가 가능해지면 인공 태양은 지구 에너지 문제를 해결할 새 대안이 될 것으로 기대하고 있다.

핵융합 에너지는 원료인 수소를 쉽게 얻을 수 있고 방사선 발생도 없어 ‘꿈의 에너지’로 불리지만, 실제로 핵융합을 통해 에너지를 효율적으로 얻으려면 초고온 상태 유지 등 기술적 제약을 해결해야 한다.

▲ 중국이 개발한 핵융합 원자로 연구설비 ‘인공태양’

중국은 2017년 7월 5000만도의 초고온 플라스마 상태를 101.2초간 유지했었고, 2018년 11월에는 1억도의 온도를 내는 데 성공했다. 지난해 6월에는 1억 2000만도 초고온에서 101초간 유지하는 데 성공하면서 세계 기록을 달성했다.

관영 신화통신의 4일 보도에 따르면 중국과학원 사하 허페이 물질과학연구원은 핵융합 실험로 ‘이스트’(EAST·Experimental Advanced Superconducting Tokamak)를 이용해 또 한번 최고 온도·최장 가동 시간을 기록했다.

연구진에 따르면 지난해 말 1억 2600만도의 초고온 플라스마 상태를 1056초(약 17분 6초) 동안 유지하는데 성공했다고 밝혔다. 지난해 6월 기록인 1억 2000만도에 비해 600만도 더 높고, 가동 시간도 무려 10배 늘어난 셈이다.

연구를 이끈 중국과학원 연구원 공셴주 박사는 “1억 2600만도의 온도에서 1056초 동안 정상 상태의 플라즈마가 유지되면서, 핵융합 발전을 위한 기반을 확고하게 다졌다”고 설명했다. 중국은 2035년까지 공업용 핵융합 원자로 시제품을 만들고, 2050년까지 인공태양의 대규모 상업적 이용을 시작할 예정이다.

중국과 한국 등 세계 각국의 핵융합 발전소는 온실가스 배출량을 줄이고 탄소 중립을 달성하는데 인공태양이 큰 역할을 할 것으로 기대하고 있다. 인공태양은 화석 연료가 필요하지 않으며, 유해 폐기물과 같은 환경오염 물질을 전혀 남기지 않기 때문이다.



무엇보다 핵융합 에너지는 원료를 쉽게 얻을 수 있고 고갈될 염려도 적다는 특징이 있다. 핵융합 에너지의 연료인 중수소는 바닷물에서 얻을 수 있다.

한편, 한국의 한국핵융합에너지연구원은 2020년 11월 인공태양 ‘케이스타’(KSTAR)를 1억도에서 20초 동안 운행하는데 성공한 바 있다.

송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

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