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핵융합

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201611.16

C.A.S.E.로 알아보는 핵융합에너지의 특징

이하나   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/nuclear-fusion/609

인류의 에너지 문제 해결사로 주목받고 있는 꿈의 에너지 ‘핵융합 에너지’!
핵융합 에너지는 과연 어떤 특징 때문에 인류의 미래를 책임질 에너지로 각광받고 있는 것일까요?

 

C.A.S.E. 케이스? 핵융합과는 연관이 없어 보이는 이 네글자에는 핵융합에너지의 특징이 꼭꼭 숨겨져 있습니다.

네 글자로 알아보는 핵융합 에너지의 특징! 각각의 알파벳을 통해 하나하나 살펴보겠습니다.

 

1) Clean : 깨끗한 

 

 지난 11월 4일 온실가스 감출을 위한 파리기후변화협약이 발효되며 지구촌은 신기후체제에 본격적으로 돌입했습니다. 온실가스 감축이라는 목표 달성을 위해 온실가스를 배출하지 않는 친환경 에너지에 대한 관심이 증대되며, 청정 에너지인 핵융합에너지에 대한 관심도 더욱 커지고 있는데요.

 

 핵융합이란 간단히 말해 태양이 빛과 열 에너지를 만들어내는 원리입니다. 태양의 중심부에서는 고온과 고압으로 인해 태양을 구성하고 있는 수소의 원자핵이 ‘융합’하는 현상이 일어나는데, 이 때 생기는 질량결손이 에너지의 형태로 발산되는 것입니다. 
 
 핵융합에너지는 이처럼 태양이 에너지를 만들어 내는 ‘핵융합’ 반응을 인공적으로 구현하여 에너지를 만드는 방식으로, 발전 과정에서 이산화탄소 등 온실가스를 발생시키지 않는 청정에너지입니다.

 

 


2) Abundant : 풍부한

 

 모든 에너지를 생산할 때 가장 먼저 필요한 것은 바로 원료입니다. 화력발전에는 석탄과 석유 등이 사용되고 원자력 발전에는 우라늄이 필요합니다. 인류가 당면한 에너지 문제 중 가장 큰 문제 중에 하나도 바로 화석연료의 ‘고갈’ 문제입니다. 온실가스 배출이라는 문제와 더불어 화석연료가 지닌 가장 큰 단점이기도 합니다.

 

 물론 핵융합 발전에도 필요한 자원이 있습니다. 바로 중수소와 삼중수소입니다. 첫 번째로 중수소는 바닷물에서 쉽게 얻을 수 있습니다. 바닷물은 지구 면적의 71%를 차지하고 있을 정도로 무한에 가까운 자원으로, 바닷물 1L 속에는 0.03g의 중수소가 들어 있습니다.

 

 삼중수소는 ‘리튬’에서 분리할 수 있습니다. 리튬은 노트북이나 핸드폰 배터리에 흔히 사용되는 재료로 지구 상에 비교적 풍부하게 매장되어있는 자원 중 하나입니다. 오랜 시간이 흐른 뒤, 리튬이 고갈 된다고 하더라도 현재 바닷물에서 리튬을 채취하는 연구가 진행 중이므로 언젠가는 고갈되지 않는 자원인 ‘바다’를 통해 중수소와 삼중수소를 모두 얻을 수 있을 것입니다.

 

 핵융합에너지 외에도 풍력이나 태양광 발전 등도 무한에 가까운 에너지를 생산할 수 있으나, 자연환경의 영향을 많이 받고 매우 제한된 조건 하에 발전이 가능한 것과는 달리 핵융합은 환경적 요인에 영향을 받지 않기 때문에 훨씬 안정적으로 에너지를 만들어 낼 수 있다는 점이 다른 친환경에너지와의 차이점입니다.

 

3) Safe : 안전한

 

 최근 국내에도 지진이 발생하며 후쿠시마 원전 사고와 같은 대형 사고에 대한 우려가 더욱 커지고 있습니다. 이처럼 기존에 사용하는 에너지 발전 방식의 경우 폭발 사고에 대한 위험, 원자력 발전소의 경우 폭발과 더불어 고준위 방사성 폐기물 관리의 문제 등 안전과 관련된 다양한 위험요소들이 국민들의 불안감을 가중시키고 있습니다. 

 

 하지만 핵융합에너지는 폭발이나 폐기물 관리에 대한 안전성이 뛰어납니다. 원자력에너지의 경우 몇 년간 사용할 연료를 ‘연료봉’ 형태로 원자로 주입하여, 갑작스런 사고가 발생시 핵분열 반응을 제어하기 어려운 반면, 핵융합의 경우 지속적으로 소량의 연료를 주입하는 방식이기 때문에 연료주입을 멈추면 바로 핵융합 반응은 멈추게 됩니다. 즉 연료주입을 멈추거나 전기를 차단하기만 해도 핵융합 반응을 멈출 수 있어 근본적으로 폭발이 일어날 수 없습니다.

 

 또한, 몇 만년간 땅에 보관해야 하는 고준위 폐기물이 발생하는 원자력 발전과 달리 핵융합은 중저준위 폐기물만 발생합니다. 중저준위 폐기물의 경우 약 12년 정도 보관 과정을 거치면 자연상태로 되돌려 보내도 문제가 없어, 폐기물 관리의 어려움 혹은 안전에 대한 우려에서 자유로울 수 있습니다.

 

 

4) Economic : 경제적인

 

 에너지 발전에 있어서 경제성은 빼놓을 수 없는 중요한 가치입니다. 사고나 폐기물 문제와 같은 위험성에도 불구하고 원자력 발전을 포기할 수 없는 이유도 바로 경제적인 에너지 생산성 덕분이라고 할 수 있을 것입니다.

 

 하지만 핵융합은 원자력 에너지보다도 더 높은 효율을 지닌 에너지입니다. 인류가 알아낸 그 어떤 반응도 핵융합 이상으로 에너지를 생산해 내지 못할 것입니다. 예를 들어 우라늄-235의 1kg이 핵분열을 할 때 내놓는 에너지는 200억Kcal 정도인 반면, 수소 1kg이 핵융합을 할 때 내놓는 에너지는 1500억Kcal 정도이므로 7배 이상의 에너지 효율이 차이가 납니다.

 

 만약 핵융합에너지가 상용화가 된다면 청정하고 무한한 에너지를 경제적으로 무한하게 얻을 수 있게 될 것이며, 인류가 당면한 에너지 고갈과 환경오염의 문제를 근복적으로 해결할 수 있을 것입니다.

 

 

지금까지 C.A.S.E를 통해 알아본 핵융합에너지의 특징, 어떠셨나요? CASE, 네 글자만 기억하면 핵융합에너지의 특징을 절대 잊지 않을 수 있겠죠?

 

인류 에너지 문제의 궁극적인 해답! 핵융합에너지의 상용화를 더욱 기대해주시길 바랍니다.

 

 

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