■ 레이저로 핵 융합 에너지 발전 진짜 불 지폈다!

■ 레이저로 핵 융합 에너지 발전 진짜 불 지폈다!

 

● 중수소-삼중수소 압축 캡슐에 레이저 쏴 '연소 플라즈마' 구현

 

달콤한 꿀이 잔뜩 든 벌집처럼 보이는 이것은 장차 '인공 태양' 핵융합 에너지를 실현시키는 열쇠가 될 것으로 보인다. 국제학술지 네이처는 2022년 01월 27일 핵융합 반응으로 가열되는 플라즈마의 모습을 표지에 담았다. 미국 로렌스리버모어 국립연구소 연구팀은 미국립핵융합시설 연구소(NIF)에서 강력한 레이저빔을 이용해 플라즈마가 스스로 가열되면서 핵융합을 일으키는 연소 플라즈마 실험에 성공했다고 네이처에 2022년 01월 27일 소개했다.

 

핵융합 에너지는 중수소(2H)와 삼중수소(3H) 같은 가벼운 원소의 원소핵들이 결합해 무거운 원자핵으로 변하면서 에너지를 내놓는 에너지이다. 태양이나 별처럼 초고온 플라즈마 상태로 '인공 태양'이라고 불린다. 우라늄과 플루토늄 등 무거운 원소를 쪼개 에너지를 내는 원자력 발전과 반대되는 개념이다. 핵융합 에너지는 지속 가능한 친환경 에너지원 중 하나이다. 하지만, 지금까지는 핵융합을 일으키기 위한 기본 환경, 즉 초고온 플라즈마 환경을 만드는 데 한계가 있었다. 핵융합을 일으키는 데 필요한 에너지가 핵융합으로 얻는 에너지보다 더 많이 들었던 것이다. 그래서, 과학자들은 초고온 플라즈마를 만들어서 완벽하게 제어하는 방법을 연구해 왔다.

 

연구팀은 중수소-삼중수소 200마이크로그램(ug, 1ug는 100만분의 1g)을 압축하여 저장한 지름 2mm짜리 캡슐에 레이저빔 192개를 쏘는 방법으로 이 문제를 해결했다. 네이처 표지에서 '벌집' 가운데 박혀 있는 원형이 바로 중수소-삼중수소 연료가 든 캡슐이다. 이 캡슐에 고강도의 레이저를 쐈더니, 캡슐이 녹으면서 핵융합이 일어나 자체적으로 '연소 플라즈마'가 생성됐다. 연구팀은 이 핵융합 실험으로 에너지를 최대 170KJ까지 얻었다고 밝혔다. 핵융합을 일으키기 위해 소모한 에너지 보다 10배 가량 크다. 다만, 핵융합 에너지를 상용화하기까지는 아직 해결할 과제가 많다.