핵융합 발전이 인공 태양이라고 불릴 만큼 청정에너지고 주목받지만 사용화까지 남아 있는 가장 큰 공학적 난제들은?
안녕하세요.
고온 플라즈마를 안정적으로 가두고, 에너지 이득률을 경제적으로 의미 있는 수준으로 끌어올려야 한다고 목소리가 높습니다. 이와 관련하여 자석이나 재료, 제어 기술 측면에서 어떤 난제가 남아 있나요?
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
고온 플라즈마를 가두려면 초전도 자석이 수백만 암페어 전류와 중성자 폭격을 동시에 견뎌야 하는데 자석 열화 퀜치와 방사선 손상이 큰 난제입니다 재료 측면에서는 수 GW/m² 급 열부하와 중성자 조사로 취화 팽창되는 구조재와 블랭킹의 수명 유지보수가 문제입니다 또한 난류 불안정성을 실시간으로 억제해 연속 운전을 안정화하는 고속 센서 제어 알고리즘이 아직 미완입니다
안녕하세요.
핵융합이란 말을 들으면 위험하다는 생각이 가장 먼저 듭니다. 그럼에도 꼭 필요한 기술이죠.
핵융합의 가장 큰 난제는 이게 가능하냐 보다는 지속적으로 경제적으로 가능하겠냐는 겁니다. 일단 수억 도의 플라즈마를 가두는 초전도 자석의 안정성과 장시간 운전했을 때 신뢰성이 아직 많이 부족합니다. 이게 부족한데 사용할 수 없겠죠... 그리고 재료적으로도 아직 안정성을 가진 재료가 확보되지 않았다는 점입니다.
무엇보다도 플라즈마라는 본질적인 상태 자체가 불안정하기 때문에 실시간으로 이걸 제어하고 붕괴 방지 기술을 적용하는 것이 매우 어려운 기술입니다.
그리고 실험하는거랑 산업화하는 것은 천지 차이입니다. 소규모는 성공했을지라도 이걸 대규모로 한다? 그건 핵융합 뿐만 아니라 대부분의 산업에 대해서도 또 많은 기술적인 부분이 필요하게 되는 것이죠.
감사합니다,
안녕하세요.
핵융합의 가장 큰 난제는 아무래도 자기장의 제어가 아닐까 싶습니다. 1억 도가 넘어가는 플라즈마를 장시간 안정적으로 가둬둘 수 있는 자기장 제어 말이죠.
초전도 자석의 경우 강력하지만 열이나 방사선에 취약한 특징이 있습니다. 그 결과 내구성이나 신뢰성에 대한 확보가 힘들어 질 수 있어요. 플라즈마가 벽 쪽에 닿을 때 발생하는 극심한 열이나 중성자 충격을 견딜 수 있는 그런 재료도 아직은 제한적으로 알고 있습니다.
에너지 이득을 최대한 높이면서도 경제성과 유지보수를 만족시킬 수 있는 그런 설계가 최대의 과제라고 할 수 있겠습니다.