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얼마전 삼성경제연구소(SERI)에서 발행한 거대과학에 대한 자료를 본 적이 있다. 거대과학이란 막대한 자본과 인력 및 거대한 연구시설물을 필요로 하는 기초과학 분야이다. 선진국에서는 이미 거대과학 분야를 조사하여 10개분야로 분류하고 국제협력으로 진행하는 프로젝트이지만, SERI에서는 거대과학의 우리나라 사정에 맞게 5대 핵심분야를 우주개발, 지구관측, 인간유전체 기능분석, 핵융합, 입자가속기 등으로 압축하였다.
이 중 핵융합에 대해서 알아본다. 사실은 몇달 전 아고라에 누구인지 기억나지 않지만 핵융합에 대해서 많은 예기를 했던 적이 있어 그때부터 관심을 갖고 핵융합을 공부하게 되었다. 조금은 먼 예기 같지만 한번쯤은 이해하고 가야 될 분야임엔 틀림없는것 같다.
■ 핵융합이란 우리나라는 태양에너지의 원천 핵융합에너지 의 미래 자원화 프로젝트1995년 독자적 핵융합장치 개발사업 추진하여 2007년 9월 완공, 2009년 9월 가동하였다.
태양처럼 스스로 빛을 발하는 별(항성)의 중심은 섭씨 1억도가 넘는 초고온의 플라즈마로 이뤄져 있다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체와는 성질이 다른 제4의 물질로, 원자핵과 전자가 분리된 자유로운 형태를 띤다. 다소 낯선 물질이지만 사실 플라즈마는 우주의 99% 이상을 구성하고 있다.
초고온의 플라즈마 상태에서는 가벼운 수소(H) 원자핵들이 융합해 무거운 헬륨(He) 원자핵으로 변하는 핵융합반응이 일어나는데, 그 과정에서 엄청난 양의 에너지가 방출된다. 영원히 활활 타오르는 태양 에너지의 원천인 ‘핵융합에너지’다.
이 핵융합에너지를 지구상으로 옮겨 미래 에너지원으로 사용하려는 인류의 노력이 점차 가속화하고 있다. 이름하여 ‘인공태양’ 프로젝트다.
지구에서 핵융합에너지를 얻으려면 무엇보다 태양처럼 핵융합반응이 일어날 수 있는 초고온ㆍ초고압 상태의 환경을 인위적으로 만들어야 한다. 이를 가능하게 하는 것이 바로 인공태양으로 불리는 핵융합장치다.
핵융합반응을 일으키는 장치는 여러 가지 형태가 있을 수 있지만 현재까지 실용화에 가장 근접한 것은 ‘토카막’(Tokamak) 방식이다.
토카막은 플라즈마를 진공용기 속에 넣은 다음 초전도자석으로 자기장을 걸어 벽에 닿지 않도록 한 상태에서 초고온으로 가열해 핵융합반응을 유도하는 방식의 핵융합장치다. 1950년대 옛 소련에서 발명된 이후 그 우수성을 널리 인정받아 지금까지 제작된 대부분의 실험용 핵융합장치에 채택됐다.
세계가 핵융합에너지를 미래의 에너지원으로 주목하는 이유는 다른 에너지와 확실히 차별화되는 장점들 때문이다.
■ 혼합연료 1g으로 10만kw 전기 생산 우선 환경친화적인 청정에너지라는 점이다. 화석연료와 달리 온실가스를 전혀 배출하지 않는다. 또한 원자력발전의 0.04%에 불과한 미량의 방사능에 의한 중저준위 폐기물이 발생하기 때문에 폐기물 처리 비용이 아주 적게 든다.
아울러 연료인 중수소와 삼중수소 등을 지구상에서 풍부하게 얻을 수 있어 무한 에너지원으로 평가된다. 중수소의 경우 바닷물 1리터당 0.03g이 존재하는데, 이 양은 서울-부산 간을 세 번 왕복할 수 있는 300리터의 휘발유와 동일한 에너지를 발생시킨다. 핵융합장치 안에서 핵변환 과정을 거쳐 삼중수소가 되는 리튬 역시 1,500만 년 이상의 사용량이 매장돼 있다는 추정이다.
높은 에너지 효율도 큰 매력이다. 중수소와 삼중수소의 혼합연료 1g만 있으면 시간당 10만kw의 전기를 생산할 수 있다. 화석연료와 비교하자면 트럭 1대 분량의 중수소는 유조선 11척 분량의 석유에 해당하는 에너지를 만들 수 있다.
이밖에 군사적으로 전용될 가능성이 없을 뿐 아니라 어느 나라에나 연료가 고르게 분포돼 있어 국제 분쟁의 여지가 없는 ‘평화 에너지’라는 점도 높게 평가받는다.
핵융합장치는 1960년대에 토카막의 우수성이 입증된 이후 70년대부터 일부 선진국 중심으로 본격적인 기초 실험과 장치 건설이 추진됐다. 그러다 85년 옛 소련의 고르바초프 서기장이 평화적 이용 목적의 핵융합에너지 개발을 위한 국제공동연구 프로젝트를 미국에 제안하면서 국제적 공조체제가 구축됐다.
그 결실이 바로 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor, 국제핵융합실험로) 프로젝트의 공동 추진으로 나타났다. 이 프로젝트는 지난 40년간 각국이 이뤄낸 연구 성과들을 종합해 핵융합에너지 상용화의 초석을 놓는 실험로 건설 사업이다. 실험로는 2016~2017년까지 프랑스 남부 소도시 카다라슈에 건설될 예정이다.
당초 이 프로젝트에는 미국, 러시아, EU, 일본 등 핵융합연구 선진 4개국만이 참여했지만 이후 한국, 중국, 인도가 추가로 동참했다. 한국은 2003년 ITER에 가입했으며 지난해 11월 나머지 6개국과 함께 공동이행협정에 서명했다.
한국은 ITER 프로젝트 동참과는 별도로 95년부터 독자적인 차세대초전도핵융합장치(KSTARㆍKorea Superconducting Tokamak Advanced Research) 개발 사업을 추진해 왔다.
KSTAR는 95년 장치 개념 설계 및 기반기술 연구개발을 시작으로 2002년부터 장치 제작 및 조립을 해왔는데 2007년 완공하여 2009년 가동중이다.
■ 가장 진보된 형태의 토카막 12년 동안 총 3,090억원의 비용이 투입된 KSTAR는 세계 최초로 신소재 초전도체(Nb3Sn)를 적용해 개발한 가장 진보된 형태의 토카막이다. ITER에도 똑같은 초전도체가 사용될 예정이다. 한국은 핵융합연구 분야의 후발주자였지만 순수 자체기술로 KSTAR를 만드는 데 성공함으로써 선진국과의 기술 격차를 크게 줄였다는 평가다.
KSTAR는 ITER의 축소판이자 파일럿 모델로 제작됐기 때문에 앞으로 ITER 프로젝트의 향瓦〉？적지 않은 영향을 미치게 된다. KSTAR 운전을 통해 확보하는 기초실험 결과들이 ITER 건설 및 운영에 필요한 핵심 자료로 제공되는 것이다.
핵융합연구센터
KSTAR의 일차적인 목표는 운전의 안전성 확보와 고온 핵융합 플라즈마의 장시간 유지다. 이는 핵융합 상용화를 위한 필수과제로서 중요한 의미를 지닌다.
■ 30년 내 실용화 가능성 전문가들은 핵융합발전이 상용화되는 시점을 향후 50년쯤 뒤로 예상하고 있다. 하지만 화석연료 사용에 따른 지구온난화 문제가 심각해지면서 EU가 상용화를 앞당기기 위한 ‘패스트 트랙’(지름길 계획)을 주창하고 있어 30년 이내에 가능하다는 견해도 있다. 참고로 난 2025년이면 상용화가 가능하리라고 본다.
어쨌든 본격적인 핵융합발전 시대의 서막은 올랐다. 그리고 ‘한국의 태양’ KSTAR는 그 주역의 하나로 주목받을 전망이다. 인류의 미래를 밝혀줄 새로운 태양의 불씨가 바야흐로 자라고 있다.
한국은 ITER에서 9.09%의 지분을 보유하고 있으며 이 중 진공용기 본체, 전원공급장치, 삼중수소 저장 및 공급시스템 등을 담당하고 있다.
핵융합에너지는 대체에너지 중에 에너지효율이 가장 높은 청정에너지다. 태양광이나 풍력, 태양열, 바이오매스 등과 비교가 안될 미래산업이고 2030년이면 수소에너지와 더불어 없어서는 안될 꿈의 에너지이다. 물론 그 때쯤이면 핵융합을 능가하는 제3의 에너지가 개발되겠지만...
KSTAR 개발 참여한 우리나라 핵융합 관련기업을 정리하면 다음과 같다.
현대중공업 : KSTAR 구조물 두산중공업 : 초전도자석 구조물 대우건설 : 냉각수 설비 등 포스콘 : 전원공급장치 고려제강 : 초전도복합선재 SFA 엔지니어링 : 조립장치 개발 일진에너지 : 삼중수소 저장장치 기타 비츠로테크, 엘오티베큠, 삼화콘덴서 등이 있다.
핵융합에너지의 상용화는 2030년 정도로 예상하고 있어 너무 먼 예기 같지만 5년후엔 상황이 전혀 다르다. 만약 누가 나에게 노후를 위한 저축수단으로 개인연금이나 장기저축(복리예금)을 권한다면 난 오히려 미래산업에 조금씩 투자할 것이다. 아래 첨부자료는 개발단계부터 언론에 소개된 주요기사를 스크랩 하였다. 순서대로 읽어야 Story를 알 수 있다.
필명을 워낭버핏에서 네버다이로 바꿨습니다. 올초 많은 아고리언들이 예상한 경기침체나 더블딥을 주장해왔으나 결과는 전혀 반대로 흘러가고 있습니다. 지금 다시 침체가 된다 한들 이미 올라버린 지수에 비하면 아무 의미가 없겠지요. 그래서 예측은 신의영역이라고 하나 봅니다.
많은 분들이 오판으로 인해 경제적 손실, 기회비용 손실을 입고 계시지만 지금이라도 처음부터 다시 시작한다는 마음으로 새로운 출발을 준비하는게 어떨까요. 에코버블은 지나온 걸음보다 앞으로 남은 길이 훨씬 더 길지 않나요?
그래서 제필명도 네버다이로 바꿨습니다. 예측이 빗나가서 주식이 손해보고 조금 힘들다고 해서 결코 포기하지 않겠다는 저의 강한 의지 때문입니다. 모두 힘내시기 바랍니다. |
우리가주목해야할 거대과학기술(SERI-090827).pdf
2한국형 핵융합로(070111).doc출처: 필립피셔 미래를 바라보다. 원문보기 글쓴이: 네버다이
첫댓글 좋은자료 고맙습니다^^ 아직 먼 미래지만 주가는 선행한다니 지금부터 조금씩 모아둬야겠네요 ㅎㅎㅎ