태양의 원리 이용한 꿈의 에너지‘프라즈마’…수소폭탄 제조도 최근 북한 노동당 기관지인 노동신문이 지난 12일자로 북한 과학자들이 핵융합 기술을 자체 개발했다고 보도했다.
세계의 관심은 북한으로 급격히 쏠렸으며 각국은 북한의 주장에 대한 진위 확인에 분주히 움직였다.
왜 그랬을까. 핵융합은 수소폭탄을 제조할 수 있는 원천 기술이다.
수소폭탄은 핵폭탄보다 위력이 수백~수천배까지 강하기 때문에 '폭탄의 제왕'이라고도 불린다.
핵무기 보유가 기정 사실로 받아들여지고 있는 북한이 수소폭탄 제조 기술까지 개발하고 있다면 그야말로 큰일이다.
그러나 국가핵융합연구소는 "북한의 실험은 성공했다 해도 매우 짧은 시간 동안 플라즈마를 발생시킨 극히 초보적 단계의 수준에 불과하다"며 "군사적 목적이 아니라 전기 생산을 목적으로 기초연구를 진행하고 있는 것으로 보인다"고 설명했다.
'궁극의 에너지' 핵융합기술에 대해 알아보자.
⊙ 태양의 원리 이용한 궁극의 에너지 핵융합에너지를 알려면 먼저 태양과 플라즈마를 이해해야 한다.
태양 중심부에서는 전자로부터 자유로워진 가벼운 수소 원자핵들이 반발력을 잃고 서로 융합해 무거운 헬륨 원자핵으로 바뀌는 과정이 지속적으로 일어난다.
이때 시간당 기가(Giga)와트급 에너지가 발생한다. 지구의 모든 생명체 에너지의 근원인 태양에너지는 이런 핵융합 과정을 통해 발생한다.
플라즈마는 원자핵과 전자가 분리돼 전기적으로 중성 상태인 이온화된 입자들을 말하며 우주 물질의 99%를 차지한다.
고체→액체→기체→플라즈마 상태로 변하는 것을 두고 '제4의 물질'이라고 부르기도 한다.
일상에서 볼 수 있는 플라즈마의 예로 번개나 오로라,형광등 등을 들 수 있다.
핵융합은 태양이 열을 내는 것과 같은 원리로 고온의 플라즈마 상태에서만 발생한다.
먼저 수소 원자핵을 이온과 전자로 분리된 전기적 중성 상태의 플라즈마로 만든다. 그 다음 플라즈마가 사라지지 않도록 자장용기(토카막)로 가두고 이를 섭씨 1억~3억도의 초고온과 고압으로 가열하면 핵융합 반응이 일어난다.
핵융합 반응의 관건은 이 플라즈마를 어떻게 잘 유지하느냐는 것이다.
좀 더 자세히 살펴보면,초고온의 플라즈마에서 리튬과 중성자의 핵반응에 의해 생성된 삼중수소와 중수소를 융합시키면 헬륨과 중성자가 생성된다.
이때 질량 결손에 따라 에너지가 생성된다는 아인슈타인의 상대성 원리에 따라 17.58 MeV(메가전자볼트)의 막대한 에너지가 지속적으로 방출된다.
⊙ 친환경 고효율 에너지
핵융합 에너지는 여러 장점을 갖고 있다.
먼저 화력발전소처럼 온실가스나 원자력발전소처럼 고준위 방사성폐기물을 발생시키지 않는 친환경 에너지다.
