핵융합이란 무엇일까

무한한 에너지

미국 과학자들은 최근 잠재적으로 거의 무한한 에너지 공급을 제공할 수 있는 프로세스를 완성하려는 시도에서 주요 종착지에 도달했다고 발표했습니다.

핵융합은 화석 연료에 의존하지 않거나 유해한 온실 가스를 생성하지 않으므로 기후 변화에 대처하는 데에도 도움이 될 수 있습니다.

핵융합이란?

핵융합에서는 원자라고 하는 작은 입자 쌍이 가열되고 힘을 받아 하나의 무거운 입자를 만듭니다. 무거운 원자가 쪼개지는 핵분열의 반대 현상을 만듭니다. 원자력 발전소는 현재 전기를 생산하기 위해 핵분열을 사용합니다.

 

태양이 빛과 열을 내는 원리와 같아 핵융합에게는 ‘인공태양’이라는 별명까지 있을 정도입니다. 핵융합을 하는 데에는 1억℃ 이상의 높은 온도가 필요하다고 전해집니다. 온실가스나 고준위 방사성폐기물 배출이 없어 미래 청정에너지로 기대를 모으고 있습니다. 

 

50개국 이상의 과학자들이 1960년대부터 지구에서 그것을 재현하려고 노력해 왔습니다.

 

과학자들은 핵융합이 궁극적으로 세상에 엄청난 양의 청정에너지를 제공할 수 있기를 희망합니다.

 

핵융합이 중요한 이유

핵분열은 위험할 수 있고 잠재적으로 수백 년 동안 안전하게 저장되어야 하는 많은 방사성 폐기물을 생성합니다.

 

하지만 핵융합으로 생성된 폐기물은 방사능이 적고 훨씬 더 빨리 붕괴됩니다.

핵융합에는 석유나 가스와 같은 화석 연료가 필요하지 않습니다. 또한 태양열을 가두어 기후 변화의 원인이 되는 온실 가스를 생성하지 않습니다.

대부분의 핵융합 실험은 해수와 리튬에서 저렴하게 추출할 수 있는 수소를 사용합니다. 이는 연료 공급이 수백만 년 동안 지속될 수 있음을 의미합니다.

핵융합은 어떻게 작동할까?

 

수소와 같은 가벼운 원소의 두 원자가 가열되고 결합하여 헬륨과 같은 하나의 무거운 원소를 형성할 때, 화학반응은 포착할 수 있는 엄청난 양의 에너지를 생성합니다.

그러나 두 개의 동일한 요소를 결합하는 것은 실제로 매우 어렵습니다.

두 배터리의 양극과 같이 전하가 같기 때문에 자연스럽게 서로 반발합니다.

이 저항을 극복하려면 많은 에너지가 필요합니다.

태양에서는 섭씨 1,000만 도의 극도로 높은 온도와 엄청난 압력(지구 대기의 1,000억 배 이상)으로 인해 이런 일이 발생합니다.

지구상에서 과학자들은 이러한 조건을 재현하기 위해 다양한 기술을 사용했습니다. 그러나 필요한 고온과 압력을 충분히 오랫동안 유지하는 것은 매우 어려운 일임이 입증되었습니다.

미국의 NIF(National Ignition Facility, 미국 핵융합 연구소)는 192 빔 레이저를 성공적으로 사용하여 소량의 수소를 약 15~20개의 주전자에 전력을 공급할 수 있는 충분한 에너지로 전환했다고 발표했습니다.

이것은 처음으로 과학자들이 실험에 투입한 레이저보다 더 많은 전력을 생성할 수 있었다는 것을 의미합니다.

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대규모 핵융합은 언제 가능할까?

 

지난 몇 년 동안 일련의 유망한 돌파구에도 불구하고 대규모 핵융합은 여전히 ​​몇 년, 길게는 수 십 년이 더 걸립니다.

영국에 기반을 둔 JET 연구소의 유럽 과학자들은 5초 동안 생성된 에너지 양에 대한 자체 세계 기록을 경신했습니다.

그러나 미국에서의 성공적인 NIF 실험조차도 애초에 레이저를 작동시키는 데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 생산하지 못했으며 이 지점에 도달하기 위한 연구 프로그램에는 수십억 달러의 비용이 들었습니다.

물리학자들은 미국의 결과를 환영하고 진정한 돌파구라고 설명했지만 핵융합이 가정이나 사업체에 전력을 공급하기 위해서는 훨씬 더 많은 연구가 필요하다고 지적합니다.

과학자들은 이제 더 빠르고 저렴하게 핵융합을 재현하는 데 집중할 것입니다.

 

 

핵융합은 얼마나 안전한가?

 

국제 원자력기구(IAEA)는 핵융합을 "본질적으로 안전하다" 고 말했습니다.

핵융합 반응을 시작하고 유지하는 데 필요한 조건은 너무 극단적이어서 통제 불능 상태가 되는 것이 불가능합니다.

"융합은 자기 제한적 과정입니다. 반응을 제어할 수 없으면 기계가 스스로 꺼집니다."라고 국제 원자력기구(IAEA)의 과학자는 설명했습니다.

핵분열에 비해 공정에서 생성되는 방사성 폐기물의 수준이 낮기 때문에 취급 및 보관이 훨씬 쉽습니다.

 

핵융합이 지구 온난화 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있을까?

 

핵융합은 석유나 가스와 같은 화석 연료에 의존하지 않으며 지구 온난화를 유발하는 온실 가스를 생성하지 않습니다.

태양 에너지나 풍력 에너지와 달리 유익한 기상 조건에 의존하지 않습니다.

그것은 지구상에서 발견되는 비교적 풍부한 두 가지 물질인 리튬과 수소를 사용합니다. 핵융합의 광범위한 사용은 국가가 2050년까지 "순 제로" 배출량을 생산한다는 목표를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 최근의 실험적 성공이 의미 있게 확장되기까지는 수년이 걸릴 것입니다.

 

 

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