핵융합에너지라는 것이 무엇인지요?
엊그제 온라인 신문을 읽다가 표제와 같은 제목을 보고 내용을 읽어봤는데
언뜻보기에는 현재의 친환경 에너지인 태양광,풍력등과는 비교가 안될 정도로 무한한 에너지 발생시키는 기술자원이라고
하는데..핵융합이라는 말 자체가 어려워 전체적인 기사 내용을 이해하지 못했습니다.
쉽게 설명해주시면 감사하겠습니다
안녕하세요.
원자는 원자핵과 전자로 이뤄져있습니다.
핵융합반응은 원자핵 두개를 합쳐 하나의 원자로 만드는 반응입니다.
핵융합반응은 빛과 열을 방출하기 때문에 큰 에너지를 발생시킵니다.
태양이 빛과 열을 내는 이유가 핵융합 반응으로 인한 것입니다.
수소를 헬륨으로 융합하며 에너지를 생성하고있죠.
안녕하세요. 과학전문가입니다.
원자가 핵과 전자가 분리된 상태의 고온의 플라즈마 상태에서 서로 결합하여 아주 무거운 원자핵이 되는 핵융합을 통해서 나오는 에너지입니다. 태양에서의 에너지원이죠.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 쉽게 말해서 인공적인 태양을 만드는데 성공했다는 뜻입니다. 수소를 융합시켜 헬륨을 만드는데 이 과정에서 엄청난 에너지가 생성됩니다. 이게 태양이 열을 뿜어내는 원리이고요. 이 과정을 재현하고 유지하는데에 성공하면 공해없이 풍부한 에너지를 얻게 되는거죠
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
핵융합에너지는 핵분열 원자력과는 완전히 반대되는 발전 프로세스를 가지고 있다. 핵분열에 비해 높은 에너지를 발생시키는 핵융합은 태양이 불타는 원리다. 태양은 수소, 헬륨의 핵융합 반응으로 엄청난 열과 빛의 에너지를 지속적으로 뿜어내고 있는 것이다. 태양에서는 수소 원자 4개가 합쳐져 1개의 헬륨을 만드는데, 매초 7억 톤의 수소가 헬륨으로 변환되고 있다. 이 과정에서 태양은 초당 4조W의 100조 배에 달하는 에너지를 방출한다.
핵분열과 핵융합에 대한 기초적인 이해는 모두 아인슈타인의 상대성원리 공식에 도움 받은 바 크다. 원자의 질량이 손실되어 사라지면서, 그에 상응하는 에너지가 발생한다는 원리를 따른다. 즉, 핵분열 과정에서도, 핵융합 과정에서도 일정량의 질량 손실이 발생하며, 그 물질이 사라지면서 에너지가 생긴다는 것이다.
예를 들어, 한국의 네 곳의 핵분열 원자력 발전소는 연간 750톤의 농축 우라늄과 천연 우라늄을 사용해 전기를 생산한다. 이 750톤의 우라늄 원료가 에너지로 바뀌는 과정에서 손실되는 질량을 E=mc2공식에 넣어 계산하면 연간 5킬로그램에 불과하다. 즉, 5킬로그램의 우라늄이 사라지면서 1년간 쓰는 전기에너지로 변환된다.
하지만 핵융합 발전에는 값비싼 우라늄이 필요 없다. 핵융합은 연료로 중수소와 삼중수소가 이용된다. 중수소와 삼중수소를 특수 전기 장치를 이용해 섭씨 1억 도까지 올리면 전자가 분리되고, 이온화된 다량의 원자핵과 전자가 고밀도로 몰려 있는 플라스마 상태가 된다. 플라스마 상태의 중수소와 삼중수소가 서로 충돌하면 중성자와 헬륨이 생성된다. 이때 생성된 중성자와 헬륨의 질량의 합은 충돌 전의 중수소, 삼중수소의 질량의 합보다 작은데, 이 질량의 차이가 에너지로 변환된다.
지구는 태양처럼 핵융합 반응이 일어날 수 있는 초고온·고압 상태의 환경이 아니기 때문에, 자기장이나 레이저를 이용해 태양과 같은 환경을 인공적으로 조성하는 ‘핵융합로’를 만들어야 한다. 이것이 사실 핵융합 기술의 핵심이라고 할 수 있다. 핵융합에너지를 얻기 위해서는 지구상에 존재하지 않는 1억도 이상의 초고온 플라스마를 만들어야 하고, 이 플라스마를 가두는 그릇 역할을 하는 핵융합 장치와 연료인 중수소와 삼중수소가 필요하다. 수억 도의 플라스마 상태에서 수소 원자핵들이 융합해 태양에너지와 같은 핵융합에너지를 만들 수 있는 것이다.
핵융합 장치는 이 같은 초고온의 플라스마를 진공 용기 속에 넣고, 자기장을 이용해 플라스마가 벽에 닿지 않게 가두어 핵융합 반응이 일어나도록 하는 원리를 갖고 있다. 이때 플라스마가 핵융합 장치 벽면에 직접 닿지 않기 때문에 벽면 부분의 온도는 수천 도에 불과하다. 핵융합 장치는 이처럼 태양에서와 같은 원리로 에너지를 만들어낸다고 해 ‘인공 태양’이라 불리기도 한다.
이 분야에서 우리는 자부심을 가질 만한 성과를 가지고 있다.
안녕하세요. 이영준 과학전문가입니다.
핵융합을 이용하여 에너지를 만드는 방식입니다
태양이 에너지를 발생하는 원리와 같습니다
리튬을 이용해 생성한 수소를 원료로 사용합니다.
