[뉴스웍스=문병도 기자] 민주당 송영길 대표가 16일 국회에서 열린 교섭단체 대표연설에서 '핵융합 실현'을 언급했다.

그는 "28년 뒤면 핵융합 발전 상용화가 현실이 될 것"이라며 "대한민국이 꿈의 에너지라 불리는 핵융합발전 상용화를 세계적으로 선도해야 한다"라고 말했다.

핵융합 발전은 핵융합 반응 시 발생하는 에너지를 이용해 전력을 생산하는 것을 말한다.

여기에 사용되는 원자로를 '핵융합로'라고 한다. 

핵융합이란 두 개의 가벼운 원자핵이 하나의 무거운 원자핵으로 결합하면서 막대한 양의 에너지를 방출하는 핵반응이다.

핵융합은 태양 내부와 같이 고온고압의 환경에서 발생한다. 핵융합반응을 일으키는 태양 중심의 온도가 섭씨 1500만도에 이른다.

핵융합로를 활용한 핵반응은 여러 가지 형태가 있지만 그 중에서 가장 많은 에너지를 얻을 수 있는 D-T 반응이 주로 연구되고 있다.

D-T 반응은 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소 원자를 연료로 하여 고온에서 두 원자를 반응시켜 헬륨이 만들어지면서 많은 에너지가 발생한다. D-T 반응에서 질량 결손이 발생하면서 사라진 질량이 에너지로 변하는 것이다.

D-T 반응으로 생산할 수 있는 에너지는 17.6MeV로, 이는 우라늄 235의 핵분열 시 발생하는 에너지 200MeV의 대략 10분의 1 수준이다. 하지만 소모되는 핵연료의 단위질량당 발생하는 에너지는 핵융합이 핵분열에 비해 10배 정도 더 높다. 

태양 중심처럼 엄청난 중력이 작용하지 않는 지상에서 핵융합반응을 이루려면 연료 온도를 섭씨 2억도까지 올려야 한다.

초고온에서 연료는 완전히 이온화돼 '플라스마' 상태가 된다. 도넛 구조에 전기를 걸어서 형성된 인공자기장에 플라즈마를 가두고 에너지를 생산하는 토카막 실험장치가 개발되고 있다. 

핵융합 발전의 과학적이며 기술적인 가능성을 보여주기 위해 지난 2013년 세계 7개국이 공동으로 국제핵융합실험로(ITER) 건설에 들어갔다. 2025년 완공 목표로 프랑스에 건설되고 있는 ITER에는 20조원의 사업비가 들어간다.

핵융합로의 상용화는 아직 해결해야 할 기술적 문제들이 많이 남아 있다. 

ITER를 통해 연소 플라스마의 불안정한 거동의 통제에 성공할 때, 비로소 핵융합발전의 가능성이 증명되는 것이다.

초기 연료로 사용할 삼중수소 확보 역시 과제다. 원자핵이 셋인 수소 동위원소 삼중수소는 반감기가 12.3년으로 짧은 방사성 물질로 지구상에서 무시할 만큼 적은 양만 존재하고 생산 비용이 매우 높다.

구조재료 등 저준위 방사성폐기물의 대량 발생과 경제성 또한 극복해야 할 과제다. 여러 가지 난관을 넘어 송영길 대표의 바람처럼 '한국형 인공태양'이 환하게 빛나길 기대해본다.