핵융합 발전이 차세대 에너지원으로 주목받는 이유가 무엇인가요?

Question

핵융합 발전이 차세대 에너지원으로 주목받는 이유가 무엇이며, 무한한 연료 공급, 안전성, 환경적 이점 등을 중심으로 장점을 설명하고, 동시에 기술적 난제와 경제적 한계점은 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

핵융합 발전이 차세대 에너지원으로 각광받는 이유는 연료의 무한함과 뛰어난 안전성, 친환경성에 있습니다. 주연료인 중수소는 바닷물에서 사실상 무한하게 얻을 수 있고 삼중수소 역시 리튬을 통해 조달이 가능하여 자원 고갈 우려가 없습니다. 안전성 면에서도 연쇄 반응을 기반으로 하는 핵분열과 달리, 핵융합은 외부 조작이나 장치에 미세한 이상만 생겨도 반응이 즉시 멈추기 때문에 대형 폭발이나 노심용융 같은 참사가 물리적으로 불发生합니다. 또한 온실가스를 배출하지 않으며 수십만 년간 격리해야 하는 고준위 방사성 폐기물 대신, 수십 년 내에 안전해지는 중저준위 폐기물만 소량 발생하여 환경적 부담이 매우 적습니다. 적은 연료로도 화석연료와 비교가 안 될 만큼 압도적인 에너지를 내는 효율성도 큰 장점입니다.

​반면 상용화까지 넘어야 할 기술적, 경제적 장벽은 여전히 높습니다. 지구에서 핵융합을 구현하려면 태양 중심부보다 뜨거운 1억 도 이상의 초고온 플라즈마 상태를 장시간 유지해야 하는데, 이를 안정적으로 가두고 제어하는 고도의 자기장 기술과 특수 소재 개발이 극히 어렵습니다. 현재는 플라즈마를 유지하기 위해 투입하는 에너지가 생산량보다 많거나 비슷한 수준이어서, 투입 대비 생산 효율을 극대화하고 연속 운전을 달성하는 것이 핵심 난제입니다. 아울러 초전도 자석 등 첨단 부품 조달에 천문학적인 초기 건설 비용이 들어가는 만큼, 향후 다른 에너지원과 경쟁할 수 있을 정도로 발전 단가를 낮추는 경제성 확보도 풀어야 할 숙제입니다.

Answer 2

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

핵융합발전은 기존의 원자력 발전과 다르게 태양과 비슷한 원리로 에너지를 무한정 만들어낼 수 있는 에너지 라고 생각하시면 됩니다.

원자력 발전과 핵융합 발전 둘다 원자핵이 변할때 발생하는 에너지를 사용하여 발전을 하게 되는데 원자력 발전의 경우 무거운 원자핵인 플루토늄에 중성자를 충돌시켜 가벼운 원자핵으로 쪼개질때 발생하는 에너지를 활용하는 반면 핵융합 발전은 가벼운 원자핵인 중수소, 삼중소를 합쳐서 무거운 원자핵으로 변할때 에너지를 사용하게 됩니다.

하지만 이 두가지 원자핵을 합치기 위해 초고온 고압의 플라즈마 상태를 1억도 이상 유지 해야 하는데 현재는 이를 20초 이상 유지할수가 없어서 사용화되지는 못한 기술이나 이것을 장시간 유지할 수 있다면 대량의 에너지를 만들 수 있습니다.

중수소와 삼중수소는 플루토늄과 다르게 매장량이 풍부하고 소량으로도 대량의 에너지를 만들어 낼 수 있으면 기존 원자력과 같이 핵분열이 발생할 가능성이 없기 때문에 사고의 위험성이 현저히 낮기 때문입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)