[위대한 생각]②태양을 향한 인류의 동경…인공 태양 경쟁

안드레이 사하로프.

[총괄기획=최은영 부장, 연출=권승현 PD, 정리=김무연 기자] 핵분열을 이용한 원자력 발전의 안전성 문제로 핵에너지에 대한 인류의 관심은 사그라졌다. 하지만 새로운 불을 찾기 위한 인류의 집념은 멈추지 않았다. 핵분열 연구가 결실을 맺던 시점부터 인류는 ‘핵융합’을 연구하기 시작했다. 핵융합은 태양이 에너지를 만드는 방식과 동일하다.

임규태 박사는 “인간이 추구하는 궁극의 불은 태양”이라고 말한다.

현재 핵발전소에서 사용하는 핵분열은 우라늄 등 질량수가 큰 원자핵을 중성자와 충돌시켜 2개 이상의 가벼운 원자핵으로 쪼갤 때 방출되는 에너지를 이용하는 것을 의미한다. 핵분열은 폭탄이 터지는 것과 같은 격렬한 에너지를 식혀서 사용하다 보니 위험이 따를 수밖에 없다.

반면 핵융합은 두 개의 단순한 원자핵이 부딪쳐 새로운 하나의 무거운 원자핵으로 변환하는 과정에서 방출하는 에너지를 이용한다. 태양 등 항성들이 이와 동일한 메커니즘으로 에너지를 생산한다.

임 박사는 “핵융합은 인류가 인공태양을 손에 넣는다는 것을 의미한다”면서도 “문제는 핵융합을 통해 얻어지는 2억도에 달하는 플라스마를 어떻게 가둘 것인가이다”라고 했다.

국내에서 개발 중인 토카막 ‘KSTAR’.

사실 인류는 이 문제에 대한 해결책을 고안했다. 소련의 핵개발에 기여한 안드레이 사하로프 박사는 1950년대에 핵융합으로 얻어지는 불, 즉 플라스마와 열을 자기장을 통해 가두는 장치를 제안했다. 그 장치의 이름은 ‘방전기체를 가두는 도넛 형태의 자기장 그릇’이라는 뜻의 ‘토카막’(Tokamak)이라고 명명했다. 1958년 소련 과학자들은 사하로프의 아이디어를 바탕으로 토카막을 구현하는 데 성공한다.

임 박사는 “소련의 성공 이후 선진국들은 앞다투어 인공태양 구현을 향한 기술전쟁을 벌이고 있다”고 했다. 토카막을 이용한 인공태양은 2030년 쯤 상용화할 것으로 전망한다. 우리나라도 인공태양 전쟁에 참여하고 있다. 2007년 국가핵융합연구소에서 ‘케이스타’(KSTAR)란 이름의 토카막 개발에 성공했으며, 현재 상용화를 위한 연구를 거듭하고 있다.

임 박사는 “우리는 언제든 콘센트만 꽂으면 전기를 사용할 수 있는 현실을 당연하게 여기고 있다”면서 “그 흔한 전기가 사실은 새로운 불과 태양을 향한 인간 집념의 결과물임을 잊지 말아야 할 것”이라는 말로 강연을 마쳤다.

임규태 박사가 서울 중구 순화동 KG하모니홀에서 ‘위대한 생각’ 지상 강연 ‘인더스토리’ 불(火) 편을 강의하고 있다.(사진=노진환 기자)