핵융합 에너지에 개발에 획기적 이정표가 되는 실험이 리버모어 소재 로렌스 리버모어 국립연구소(Lawrence Livermore National Laboratory)에서 성공해 미 언론을 비롯해 세계적인 관심을 모으고 있는 가운데 이 실험에 참여한 중요 과학자 중 한명이 한인 1세 박혜숙(55) 박사로 알려져 화제가 되고 있다.

지난 2월 미 네이처지에 로렌스 리버모어 국립연구소 산하 국립점화시설(NIF) 과학자들은 레이저 빔을 이용해 수소연료 알갱이를 가열•압축하는 과정에서 흡수한 에너지보다 더 많은 에너지를 방출시키는 데 성공했다는 논문을 발표했다.

국립연구소에서 25년째 근무하고 있는 박혜숙 박사는 이 실험에서 핵심역할을 맡았고, 그 결과를 보고하는 논문의 제1저자로 이름을 올렸다.

이번 실험의 성공은 방출 에너지가 흡수 에너지보다 많다는 것으로 핵융합 반응이 스스로 지속될 수 있도록 하는 ‘점화’ 단계에 근접했음을 의미하고 있다.

또한 미래 청정 에너지원으로 기대를 모으고 있는 ‘인공태양’을 재현하는 단계까지 근접한 것으로 해석 될 수 있는 물리학계의 대 사건이다.

워싱턴 포스트(WP)와 영국 일간지 가디언 등 세계 주요 언론들도 지난달 12일 미 국립연구소 연구진이 레이저를 이용한 핵융합 실험으로 태양에서 일어나는 핵융합 반응을 재현하는 데 한 걸음 더 다가섰다고 일제히 보도했다.

박 박사는 “연구진은 금으로 만든 작은 알약 크기의 원통(hohlraum)에 핵융합 연료인 수소 동위원소를 얇게 코팅해 태양 중심부와 비슷한 환경을 만들었다”며 “192대의 레이저 빔을 원통 양끝 구멍으로 쏴 원통 안의 온도와 압력을 태양 내부와 유사한 조건으로 만들어 지속적인 핵융합을 인위적으로 만들어 냈다”고 말했다.

192대의 레이저 빔이 들어가는 시설은 세계에서 가장 큰 것으로, 풋볼 필드 3개를 합친 크기이며 건설에 10년이 소요됐다.

박 박사가 공동 저자로 이름을 올린 논문에는 그 결과 10만분의 7초 정도밖에는 되지 않지만 태양 중심부보다 더 높은 온도의 플라스마 상태를 이끌어냈고 두 번의 시도 결과 1만2,000줄(J)의 연료가 1만4,400줄로, 9,400줄 연료가 1만7,300줄로 늘어나 방출되는 모습을 각각 확인했다고 밝혔다. (편집자 주:나라마다 미터와 Kg을 쓰거나 피트와 갤런등 측정단위가 다르다. 따라서 세계적으로 어떤 기계나 물리적 제품 및 과학적인 측정 단위 등에 대해서 특정한 도량형만을 쓰고자 하는 약속이 있다. 이를 국제표준단위(SI)라고 한다. SI 에는 기본단위(m, Kg, A(암페어)등)와 유도단위(제곱미터, 세제곱미터등), 무차원단위(rad(평면각 라디안)등)과 차원단위(Hz(헤르츠), N(뉴턴), J(줄)등)이 있다. 이중 J은 에너지, 일 열량등을 나타낼때 사용된다. 예를 들어 1 J의 일을 했을때 그것이 전부 열로 바뀌면 약 0.24 cal의 열이 발생한다는 식이다)
핵융합은 초고온•고압 상태에서 두 개의 가벼운 원자가 충돌해 하나의 무거운 핵을 형성하는 것으로 반응 과정에서 많은 양의 에너지를 방출하게 된다. 태양 등 별에서 나오는 에너지의 근원이기도 하다.

핵융합 에너지는 원료가 무궁무진하고 반응 과정에서 폭발 위험이나 탄소배출이 거의 없고 폐기물도 화석연료나 원자력 에너지보다 훨씬 적어 과학계는 미래 청정 에너지원으로 기대를 모으고 있다.

박 박사는 “2월 네이처지에 결과를 발표한 이후 5~6번의 실험이 더 진행됐고 방출 에너지의 수치는 이전보다 계속 올라가고 있다”며 “현재 실험은 아직까지 초보단계로 최소 10년은 걸려야 사용할 수 있는 에너지에 도달할 것으로 본다”고 전망했다.

그는 또 물리학자를 꿈꾸는 미래의 한인 과학도에게 “이런 분야의 연구가 계속 진행되길 바란다”며 “이 실험이 더욱 진전돼 미래에는 발전소 건설이 가능하도록 차세대 한인과학자들이 노력해 달라”고 당부했다.

현재 리버모어에서 살고 있는 박혜숙 박사는 1980년 전남대학교 물리학과를 다니다 도미해 노스캐롤라이나주 파이퍼(Pfeiffer) 대학과 미시간 대학을 거쳐 UC버클리에서 박사 후 과정을 마쳤다.

남편도 물리학자로 같은 연구소에서 근무하고 있으며, 박 박사의 무남독녀도 스탠포드 대학을 나와 프랑스에서 응용 물리학 박사과정을 밟고 있다. <김판겸 기자>