핵융합 발전이란 무엇입니까?
핵융합 발전이 미래의 에너지 문제를 해결할수 있다고 하는데 지금의 수준은 어느 정도이고 상용화는 언제 가능한지 궁금합니다...
3개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
핵융합 발전은 신에너지로 사용이 가능하지만 사실 아직 핵융합이 일어날만한 환경을 구현하기가 현실적으로 힘이듭니다. 핵융합은 고압, 고온에서 일어나는 현상이며 주로 별에서 일어나는 현상들입니다. 핵융합 발전을 만든다는것은 곧 작은 별을 만든다는것이나 다름 없는 일이죠. 핵융합보다 위험도가 크지만 현실적으로 가능한 에너지는 핵분열 발전입니다. 주로 원자력에너지라고 하는것은 핵분열에서 나온 에너지를 사용하는것이죠. 핵융합 발전이 실현 가능하려면 핵융합이 가능할만한 환경을 만들 수 있는 기술이 필요하며 언제가 될지는 아직 정확하게 말씀드리기가 어렵습니다.
핵융합의 예로 수소폭탄이 있습니다.
수소 핵이 융합하변 헬륨으로 바뀌면서 많은 에너지가 나오게 됩니다.
이것은 태양에서 일어나는 폭발과 같은 현상입니다.
2022년 한국에서 인공태양의 온도 1억도를 30초간 유지하는데 성공하였습니다.
기사내용 첨부드립니다.
https://www.etnews.com/20220114000088안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
핵융합이 발생하려면 일단 초고온과 충분한 에너지 가둠 시간(Energy confinement time), 그리고 고밀도 상태가 유지되어야 한다. 필요한 온도가 최소 1억도인데, 이를 안정적으로 유지시키는 것이 어렵다. 대한민국에서 운영중인 핵융합 연구로 KSTAR 가 1억도를 30초간 유지했는데, 이것도 어마어마한 성과를 냈다고 평가 받는다. 게다가 핵융합연구원이 밝힌 목표가 2025년까지 300초(5분!) 유지이니, 얼마나 어려운지 알 수 있다.관련기사 그런데, 발전소를 유지하려면 저걸 1년 내내 유지할 수 있어야 한다.
융합 에너지 이득계수(Q ratio)가 아직 갈 길이 멀었다. 핵융합로를 1억도로 유지하기 위해서는 당연히 외부에서 추가적인 에너지의 공급이 필요하다. 그런 상황에서 얻어지는 에너지는 당연히 이보다 더 많아야 유의미하다. 들어가는 에너지 대비 나오는 에너지의 비율을 Q ratio 라고 하는데, KSTAR 는 이게 1이 안된다. 다시 말해 들어가는 에너지가 더 크다는 것이다. 이 수치가 1보다 높아야 최소한의 의의가 있는 것이고, 상업 발전을 위해서는 대략 10 이상의 비율이 나와야 한다. 추가로 핵융합이 화력/원자력을 완전히 대체하기 위해서는 Q ≥ 22 가 필요하다고 한다. 가장 높은 수치를 기록한건 일본의 JT-60 토카막 융합로에서 달성한 Q=1.25 이다. 미국의 MIT가 민간기업들과 함께 개발중인 핵융합로 SPARC는 Q값 11 이상을 목표로 하고 있다.
현실적으로는 기술 개발에 필요한 자본 투입이 적다는 것. 현재 셰일 가스등 대체 유전이 발굴되어, 핵융합 개발에 투입하는 돈보다 그냥 석유 캐는게 더 싸게 먹히기 때문이다.