해심 플레이어: 코먼웰스 퓨전 시스템스(Commonwealth Fusion Systems), ITER, 로렌스 리버모어 국립 연구소(Lawrence Livermore National Laboratory) 산하 국립점화시설(National Ignition Facility), 헬리온 에너지(Helion Energy), 토카막 에너지(Tokamak Energy), 제너럴 퓨전(General Fusion)

실용화 시기: 약 10년 후

작년 9월 코먼웰스 퓨전 시스템스(이하 ‘코먼웰스’)의 연구원들은 무게가 10톤에 달하는 D모양의 자석에 천천히 전류를 공급하면서 20테슬라가 넘을 때까지 자계강도를 높였다. 이런 종류의 자석에서는 기록적인 수치였다. 코먼웰스의 설립자들은 이 자석이 합리적인 가격의 소형 ‘핵융합로(fusion reactor)’를 개발하는 데 필요한 공학적 과제를 해결했다고 밝혔다.

핵융합 발전은 수십 년 동안 물리학자들의 꿈이었다. 태양에서처럼 1억도가 훨씬 넘는 온도에서는 원자핵들이 서로 융합하는데 그 과정에서 엄청난 에너지가 방출된다. 이것이 핵융합 발전의 원리이다. 지구에서 통제할 수 있는 안정적인 방식으로 이러한 반응을 끌어낼 수 있다면, 거의 무제한에 가까운 연료원을 사용하는 핵융합은 매우 저렴하면서도 항상 사용할 수 있고 탄소 배출물도 없는 중요한 에너지원이 될 수 있을 것이다.

이를 가능하게 할 한 가지 방법은 자석을 이용해 도넛 모양의 원자로 안에 이온과 전자로 이루어진 기체, 즉, ‘플라스마(plasma)’를 가두는 것이다. 더 강한 자석을 사용할수록 더 작고 더 저렴한 시설 안에서 열 손실을 최소화하며 더 많은 핵융합을 일으킬 수 있다. 자계강도를 두 배로 늘리면 같은 양의 전력을 생산하는 데 필요한 플라스마의 부피가 16배 감소한다.

지금까지 수십 년에 걸쳐 연구를 진행하고 수십억 달러에 달하는 연구비를 투입했지만, 아직 그 누구도 투입되는 에너지보다 더 많은 에너지를 생산할 수 있는 핵융합로를 건설하지 못했다. 그러나 코먼웰스와 이 회사의 투자자들은 희망을 품고 있으며, 핵융합 발전을 연구하는 다른 스타트업들과 핵융합 관련 연구들도 최근에 점점 더 성과를 내고 있다.

코먼웰스는 자신들이 개발한 자석을 대량 생산할 공장을 건설하고 있으며, 핵융합로 프로토타입 제작을 위한 초석을 마련하고 있다. 코먼웰스는 모든 일이 바라는 대로 잘 진행된다고 하면, 2030년대 초쯤에는 핵융합 발전을 통해 전력을 공급할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

By 제임스 템플(James Temple)