최근 미국 로렌스 리버모어 핵융합 연구소의 국립 점화 장치에서 작은 수소연료 캡슐에 약 200 여개의 강력한 자외선 레이저 빔을 집중시켜 ‘순에너지’ 생산에 성공했다. 곧 이 실험에서 레이저 빔의 입력 에너지 2.05 Megajoules 보다 큰3.15 Megajoules의 출력 에너지가 생성되었다.

핵융합을 일으키는데 투입된 에너지 양 보다 더 큰 에너지 양을 얻는데 성공했다. 이는 사상 처음 수소 핵융합 발전 실험으로 순에너지 증가를 본 놀라운 성과이다.
수소의 핵융합을 일으키려면 태양내부 온도보다 높은 섭씨 1 억도 이상의 온도를 지속적으로 유지해야 한다. 현제 한국 등 세계 35개국에서 연구중인 토카막(tokamak) 방식은 자기장으로 이런 초고온 환경을 불과 몇 초밖에 유지할 수 없었다. 뿐만 아니라 핵융합 시도에 들어가는 입력 에너지가 출력 에너지 보다 높아 이를 해결하려면 아직 많은 연구가 필요하다.

기존의 원자력 발전소는 우라늄-235 같은 방사성 물질 연료를 쓰므로 지진이나 전쟁 등으로 사고가 나면 방사성 물질의 유출로 인체에 극히 유해하다. 핵융합발전은 수소의 동위원소인 중수소나 3중수소 원료를 쓴다.
중수소는 바닷물에서 비교적 쉽게 추출할 수 있고 3중 수소는 방사성 물질이지만 방사성 물질의 양이 처음의 반으로 줄어드는데 걸리는 반감기가 짧아 인체에 미치는 영향이 적고 핵폐기물 처리가 용이하다. 따라서 이번 핵융합 점화 성공은 지속가능한 핵융합형 원자력 발전으로 친환경 에너지 생산의 초석이 마련됐다고 볼 수 있다.

뿐만 아니라 이 핵융합 점화의 성공은 미국이 지하 핵실험 없이 안전하며 확실하고 효율적인 핵 억제력을 유지할 수 있는 새로운 길을 열었음을 뜻한다. 왜냐하면 현재 미국의 각종 수소폭탄은 기폭제로 원자핵분열장치로 점화하기 때문이다.
그러나 우선 이 장치에서 발생된 열을 추출해서 저장할 수 있는 에너지 형태로 바꾸거나 핵융합에서 발생하는 에너지를 사용처로 송달할 수 있어야 한다. 또 핵융합 장치에서 전력 생산이 정상적으로 가동되어 발전소의 전력 수급 요구사항을 만족시켜야 한다.

또 가동 중 생길 장치의 고장 수리와 사용한 물질과 장비를 처리하는 문제도 해결해야 한다. 이와 같은 공학적인 산업 기술 문제들은 큰 투자로 단기간에 해결되어 친환경 에너지 보급이라는 인류의 꿈인 핵융합 원자력 발전을 하는 날이 오리라 기대해본다.

<황보 한 / 우주공학자, MD>