핵융합 신기술 실험성공 방사성 물질없어..

 

방사성 물질을 사용하지 않고 10만 년 이상 전력을 공급할 수 있는 혁신적인 핵융합 기술이 개발됐다.

미국 핵융합 발전 기술 개발 기업인 태 테크놀로지(Tae Technologies)와 일본 핵융합과학연구소(NIFS)가 수소와 붕소를 이용한 새로운 핵융합 기술 실험에 성공했다.

연구 결과(논문명: First measurements of p11B fusion in a magnetically confined plasma)은 국제학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 2월 21일(현지시각) 실렸다. 

 

핵융합 반응은 에너지 생성 시 핵폐기물이나 온실가스를 거의 발생시키지 않는 특징을 가지고 있어 새로운 청정 에너지원으로 기대를 모으고 있다. 

현재 세계 각국에서 수십 개 이상 연구팀이 핵융합 발전의 실용화를 위해 경쟁하고 있다. 그중 대부분은 수소와 삼삼중수소(tritium)를 이용한 핵융합이다. 하지만 수소의 방사성동위원소인 삼중수소는 베타붕괴를 통해 방사선을 방출한 데다 매우 희소하고 비싸다는 단점이 있다.

그래서 태 테크놀로지는 기존 수소-삼삼중수소 핵융합 발전의 대안으로 지구상에 풍부하고 안전한 붕소를 이용한 수소-붕소 핵융합 발전을 개발하고 있다. 2021년에는 일본 핵융합과학연구소의 대형나선장치(LHD, Large Helical Device)를 사용, 수소-붕소 핵융합 반응을 실험한다고 발표했다.

1998년 일본에 초전도자석으로 제작된 스텔러레이터 방식의 대형나선장치(LHD)는 현재 특정 조건에서 플라즈마 운전시간이 최장 1시간을 넘을 만큼 좋은 성능을 보인다.

논문에 따르면 연구팀은 플라즈마를 가두기 위해 자기장을 이용한 자기장 가두기 방식을 사용해 사상 최초로 수소-붕소 핵융합 반응 실험을 완료했다고 보고했다. 

수소-붕소 핵융합 반응에서는 알파 입자라고도 불리는 헬륨 원자핵이 부산물로 방출된다. 연구팀은 이를 이용해 맞춤형으로 설계한 검출기를 통해 핵융합 반응에 따른 알파 입자의 방출을 확인했다.

많은 핵융합 발전 기업들이 플라즈마를 가두기 위해 토카막(TOKAMAK) 방식을 채택하고 있지만, 태 테크놀로지는 역자기장배위형(FRC, Field-reversed configuration)이라는 방식을 채택하고 있다. 일반적인 토카막형에서 사용하는 연료가 수소-트라이튬으로 한정되지만, 태 테크놀로지가 채택한 FRC는 범용성이 높아 수소-트라이튬뿐만 아니라 수소-붕소, 트라이튬-헬륨 등 조합에도 대응할 수 있다. 

또한 FRC는 토카막형에 비해 설치 면적이 작고, 최대 100배의 전력을 생산할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

태 테크놀로지는 이번 연구 결과를 바탕으로 2030년대에 최초 수소-붕소 핵융합 발전로에서 전력 공급이 최종 목표다.