핵융합 스타트업, 무한 청정 에너지 상용화를 위한 새로운 이정표 달성

뉴질랜드에서 태양의 에너지를 재현하려는 도전

뉴질랜드 웰링턴의 해안가를 내려다보는 한 상업용 창고 안에서, 스타트업 'OpenStar Technologies'가 지구상에서 태양의 에너지를 재현하려는 혁신적인 시도를 이어가고 있습니다. 이 스타트업은 기존의 방식과는 다른 '안에서 밖으로(in-side out)' 설계된 원자로와 강력한 부상 자석을 사용해 핵융합을 실현하려고 합니다.

핵융합은 지구에서 사용되는 현재의 핵에너지와는 반대되는 반응으로, 원자를 분열시키는 대신 결합하여 에너지를 만들어냅니다. 핵융합에 필요한 원소는 우주에서 가장 흔한 원소인 수소로, 이 반응을 통해 거의 무한한 청정에너지를 얻을 수 있습니다.

OpenStar의 새로운 성과: 첫 플라즈마 생성

OpenStar Technologies는 이번 달 초, 약 섭씨 30만도(화씨 54만도)에 이르는 초고온 플라즈마를 생성하는 데 성공했다고 발표했습니다. 이는 핵융합 에너지를 생산하기 위해 필요한 필수 단계 중 하나로, 이들이 말하길 이는 '모든 것이 효과적으로 작동함을 확인하는 중요한 순간'이라고 합니다.

회사의 CEO인 라투 마타이라(Ratu Mataira)는 "첫 플라즈마 생성은 매우 중요한 성과입니다. 이 순간이야말로 모든 시스템이 제대로 작동하고 있음을 확인할 수 있는 시점입니다."라고 밝혔습니다. 이 과정은 약 2년의 시간이 걸렸으며, 1000만 달러 정도의 자금이 소요되었습니다. 이는 기존의 정부 주도형 프로젝트에 비해 빠르고 저렴한 편입니다.

기존의 핵융합 방식과는 다른 "뒤집어진" 토카막 설계

핵융합 에너지 개발에서 가장 일반적인 장치는 토카막(tokamak)이라는 도넛 모양의 장치입니다. 이 장치에서는 중수소와 삼중수소라는 두 종류의 수소 기체를 사용해 150만 도 이상의 온도로 가열하여 핵융합을 유도합니다. 이러한 온도에서는 수소 동위원소들이 서로 충돌하여 거대한 에너지를 방출하게 됩니다.

토카막의 경우 강력한 자기 코일을 이용해 플라즈마를 가두는 방식인데, 이는 마치 젤로를 고무줄로 감싸서 잡고 있는 것처럼 매우 까다로운 작업입니다. 하지만 OpenStar의 기술은 이를 뒤집어서, 자석을 플라즈마 내부에 배치하는 독특한 방식을 사용합니다. 이 방식은 지구와 같은 행성의 자기장 구조에서 영감을 받은 것이며, 자석이 진공 챔버 안에서 부상한 상태로 배치되어 있습니다.

이 설계는 1980년대 아키라 하세가와(Akira Hasegawa)가 목성 주변의 플라즈마를 연구하던 중 처음 고안한 개념으로, 2004년 MIT와 컬럼비아 대학교가 협력하여 첫 번째 장치를 제작했습니다. 그러나 당시 기술로는 상용화에 한계가 있어 2011년에 가동이 중단되었습니다. OpenStar는 최신 자석 기술을 도입해 이 문제를 해결했다고 주장합니다.

OpenStar의 장점: 빠르고 단순한 구조

OpenStar의 핵융합 장치는 기존의 토카막보다 빠르고 단순하게 설계되었으며, 유지보수 또한 용이합니다. CEO 마타이라는 "토카막은 마치 병 속에 배를 만드는 것처럼 복잡하지만, 우리의 기술은 훨씬 단순하여 더 빠르게 문제를 해결할 수 있습니다"라고 설명합니다. 이러한 접근 방식 덕분에 OpenStar는 성능을 신속하게 개선하고 빠른 프로토타입 개발이 가능해졌습니다.

OpenStar는 지금까지 1200만 달러의 자금을 조달했으며, 앞으로 2년에서 4년 동안 두 개의 추가 프로토타입을 제작해 기술을 상용화할 방법을 모색할 계획입니다.

핵융합 상용화를 위한 글로벌 경쟁

OpenStar뿐만 아니라 다양한 스타트업들이 핵융합 기술을 상용화하기 위한 경쟁에 참여하고 있습니다. 콜롬비아 대학교의 제럴드 나브라틸(Gerald Navratil) 교수에 따르면, 최근 들어 민간 투자자들이 핵융합 기술에 큰 관심을 보이면서 많은 자금이 유입되고 있다고 합니다. 가장 큰 상업적 프로젝트 중 하나인 Commonwealth Fusion Systems는 고온 초전도 자석을 사용하는 토카막을 개발 중이며, 이미 20억 달러 이상의 자금을 유치했습니다.

Zap Energy와 같은 다른 스타트업들은 아예 자석을 사용하지 않고 플라즈마에 전기 펄스를 쏘아 융합을 유도하는 소형 융합로를 개발 중입니다. 이러한 다양한 시도들은 모두 무한한 청정 에너지원인 핵융합을 현실화하려는 노력의 일환입니다.

핵융합 상용화, 언제 가능할까?

OpenStar는 6년 안에 핵융합 에너지를 상용화할 수 있을 것으로 기대하고 있으며, Commonwealth Fusion은 2030년대 초반에 핵융합 에너지를 전력망에 공급할 수 있을 것이라고 예측하고 있습니다. 그러나 영국 원자력청 등 일부 전문 기관들은 과학적, 기술적 도전 과제들이 여전히 많아 이번 세기 후반에야 상용화가 가능할 것이라고 보고 있습니다.

전문가들은 핵융합으로 에너지를 생산하는 것과, 실제로 안전하고 상업적으로 사용할 수 있는 시스템을 개발하는 것 사이에는 큰 차이가 있다고 경고합니다. 그럼에도 불구하고 마타이라는 민첩한 스타트업들이 기존의 방식을 넘어 새로운 기술 개발에 빠르게 나서는 점에서 희망을 보이고 있다고 강조합니다.

"모든 핵융합 회사들이 성공하지는 않을 것입니다. OpenStar도 그중 하나가 될 수 있습니다. 하지만 우리는 사회적으로 더 빠르게 배우고 나아갈 것입니다."라고 그는 덧붙였습니다.

핵융합 에너지가 기후위기의 해답이 될 수 있을까?

핵융합 에너지는 기후 위기를 해결할 잠재적인 해답으로 주목받고 있습니다. 이는 온실가스를 배출하지 않고, 방사성 폐기물 문제에서도 상대적으로 자유롭기 때문입니다. 기존의 에너지 인프라를 활용할 수 있으며, 큰 변화 없이도 청정에너지를 제공할 수 있는 핵융합은 진정한 기후 솔루션으로 자리 잡을 수 있습니다.

그러나 이를 실현하기 위해서는 기술적 난관들을 해결해야 하며, 상업화가 이루어지기까지는 아직 시간이 필요합니다. 핵융합 에너지가 완전히 실현된다면, 우리는 무한한 청정에너지를 통해 보다 지속 가능한 미래로 나아갈 수 있을 것입니다.

결론: 미래를 향한 도전, 핵융합 에너지

OpenStar와 같은 혁신적인 스타트업들은 기존의 정부 주도 프로젝트가 아닌 민간의 빠른 혁신과 기술 도입을 통해 핵융합 에너지를 상용화하려는 노력을 이어가고 있습니다. 이는 무한하고 청정한 에너지를 통해 기후 위기를 해결하려는 인류의 오랜 꿈을 이루는 데 한 걸음 더 가까워지는 과정입니다.

미래의 에너지 기술에 대한 도전이 어떤 결과를 가져올지는 아직 알 수 없지만, 이러한 노력이 계속된다면 우리 사회는 더 나은 에너지 시스템을 통해 지속 가능한 발전을 이룰 수 있을 것입니다.

 

이 블로그는 CNN 뉴스를 참고하여 작성하였습니다.

 

 

 

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