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  • 20.11.02
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[서울=뉴시스] 강영진 기자 = 미국의 스타트업 잽 에너지사가 소비 전력보다 더 많은 전력을 생산하는 핵융합 시스템 실험에 중요한 진전을 이뤘다고 최근 발표했다. 이것이 사실이라면 전세계 에너지 부족을 해결하고 화석연료 사용을 중단할 수 있게 되는 등 의미가 크다. 전세계 약 30여개 기업들이 핵융합발전을 시도하고 각국 정부들도 막대한 자금을 투입해온 이유다.

미 시애틀 소재 잽 에너지사는 간편하고 값싸게 에너지를 생산할 수 있는 방식을 추구해온 점에서 다른 회사들과 구분된다. 성공만 거둔다면 정말 획기적이라고 미 뉴욕타임스(NYT)가 22일(현지시간) 보도했다.

핵융합은 기존 핵분열 방식 원자력발전과 달리 방사능폐기물을 생성하지 않는다. 태양의 중력이 수소를 융합해 헬륨으로 바꾸는 과정이 바로 핵융합이다. 물리학자들은 핵융합 반응을 제어해 상업 발전에 이용하는 방안을 반세기 이상 연구해왔다. 아직 연구에 큰 진전은 없지만 기후변화 문제로 인해 이 기술에 대한 관심이 더 고조돼 왔다.

핵융합은 강력한 자기장을 사용하거나 레이저 광선을 쏘아 플라스마를 압축함으로써 융합반응을 일으키는 방식이 주요 연구돼 왔다. 잽 에너지사는 워싱턴 주립대와 로런스 리버모어 국립연구소 물리학자들과 함께 작업해왔다.

이 회사는 성형 플라스마 가스를 이용하고 있다. 성형 플라스마 가스는 제4의 물질 상태라고도 불리는 고에너지 입자구름을 가리킨다. 이를 2m 크기의 진공관에 흘리면서 전기를 사용해 만든 자기장으로 압축하는 방식이다. 일명 "고른 Z-핀치류(sheared flow Z-pinch)"라는 방식이다.

잽 에너지사가 연구하는 방식은 새로운 방식이 아니다. 18세기에 처음 발견된 번개에서 처음 관찰된 것으로 1930년대부터 융합에너지 연구 대상으로 여겨져 온 것이다. 번개가 칠 때와 태양 화염에서는 핀치가 자연적으로 발생하지만 수백만분의 1초 동안만 지속되는 핀치를 전기 및 자기의 힘으로 안정화해 금속을 녹일 수 있을 정도의 열이 지속적으로 발생하도록 하는 것이 큰 과제였다.

위싱턴주립대 핵기술자에서 잽 에너지사 최고기술책임자가 된 브라이언 넬슨은 새로운 강력한 실험용 융합로 코어에 플라스마를 주입하는데 성공했다고 밝혔다. 현재는 이를 위해 사용하는 에너지보다 더많은 에너지를 생산하도록 하는 에너지 공급 방식을 완성하는 단계라고 했다. 그는 이 방식이 성공을 거두면 자석과 레이저를 이용하는 경쟁사들 방식보다 수십배 비용이 적게 들 것이라고 밝혔다. 기존 핵발전과 거의 같은 수준의 비용이 들 것으로 예상했다.

토카막 융합로는 Z-핀치 방식이 플라스마를 안정화시킬 수 없다고 판단한 연구자들이 자기장을 이용한 방식으로 개발한 것이다.

잽 에너지사는 플라스마 흐름이 만든 자기장을 안정시키는 방법에 대한 연구를 진전시켜온 워싱턴 주립대 물리학자들이 2017년 설립했다. 이 회사애는 셰브론사 등이 2억달러(약 2601억원) 이상을 투자했다.

핵융합산업협회에 따르면 핵융합 연료 기술과 강력한 자석 기술이 최근 발전하면서 투자가 급증하고 있다고 한다. 전세계적으로 융합발전을 개발하는 회사들은 약 35곳에 달하며 이들에 대한 민간의 투자가 40억달러(약 5조2028억원)을 넘었다. 유명 기술 투자자들인 샘 앨트먼, 제프 베조스, 존 도어, 빌 게이츠, 크리스 사카 등도 투자했다. 게이츠와 사카는 잽사의 최근 펀딩에 참여했다.

한편 융합발전의 기술 진전은 아직 신기루일뿐이라며 최근 투자 급증에도 상업적 핵융합발전이 조만간 이뤄지긴 어려울 것이라는 회의론자들이 적지 않다.

프린스턴 대학교의 물리학자 출신인 대니얼 재스비는 지난해 가을 미물리학협회지 뉴스레터에 미국이 50년 전부터 10년 주기로 되풀이돼 온 "융합에너지 열기"에 다시 휩싸였다고 썼다. 그는 사용하는 에너지보다 더 많은 에너지를 생산하는 장치를 성공적으로 개발할 것이라고 주장하는 스타트업들이 실제 근거를 제시하지 않고 있다고 주장했다. "홍보효과와 연구실 대변인들이 만들어낸 근거없는 주장에 불과하다"는 것이다.

잽 에너지사 물리학자들과 경영진들은 지난주 1년 안에 자신들의 방식이 에너지 소비 대비 산출이 많은 방식을 입증할 수 있을 것이라고 말했다.

그들이 성공한다면 지난 세기 중반부터 이어져온 수많은 실패 끝에 마침내 성공하는 셈이 된다.

잽 에너지사 물리학자들은 자신들의 방식이 중성자 방출이 급증시켜 "충분한" 에너지를 생산하는 것을 입증했다고 말했다. 다른 연구자들이 검증한 일련의 논문들에서 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 인정받았고 이를 곧 실험에 옮길 것이라고 했다.

이들이 연구하는 융합로는 코어에서 용융 금속이 방출된 중성자를 잡아들여 큰 열을 내도록 하는 방식이다. 이 열로 수증기를 발생시켜 전기를 생산하게 된다.

잽 에너지사 공동 설립자인 워싱턴 주립대 물리학교수 유리 슘락은 1개의 반응로 코어가 최소 8000가구가 사용할 수 있는 약 50메가와트의 전력을 생산할 수 있다고 말했다.

그는 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 실험으로 확인하는 단계만 남았다고 밝혔다. 이를 위해 플라스마의 Z-핀치 융합이 안정되도록 해야 하며 자신들이 융합로 내부의 극한 상황에 견딜 수 있는 전극을 설계할 수 있다고 자신했다.

콘웨이 대표는 잽에너지사가 "매 10년 마다 수십억달러를 들여 아이폰 프로토타입을 만드는 셈이던" 예전 방식과 달리 자신들의 방식이 많은 돈이 들지 않는다는 것을 조만간 입증할 것이라고 말했다.
◎공감언론 뉴시스 yjkang1@newsis.com








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