현재 과학기술로 인공 태양이라는 것을 만들 수 있나요?

Question

이전에 중국에 있는 과학 실험에서 인공 태양을 만들 수 있는 실험을 했다는 보도를 들은 적이 있습니다. 혹시 이게 지금 기술력으로 가능한가요? 그리고 인공태양을 만들어야 하는 이유는 있는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

꿈의 에너지로 불리는 핵융합 에너지 개발을 위한 핵융합 실험로가 완성되었다. 이번에 완성된 핵융합 실험로는 중수소와 삼중수소를 연료로 사용해 초고온의 플라스마를 생성하여 자기장을 활용해 가두는 장치로, 태양처럼 핵융합 반응이 일어나는 환경을 재현하게 된다. 앞으로 핵융합 실험로가 성과를 거두면 인공 태양이 지구 에너지 문제를 해결할 것으로 전망된다.

인공 태양은 핵융합을 하여 바닷물 1리터로 휘발유 300리터에 해당하는 에너지를 얻을 수 있다. 핵융합이 실용화된다고 해서 공짜로 쓸 수 있는 전기 에너지가 무한정 생기는 것은 아니다. 플라스마를 생성하는 데 적지 않은 에너지가 소모되기 때문이다. 또한 지속적으로 높은 효율을 유지하는 핵융합로를 운용해야 하는 문제도 해결해야 할 과제이다.

토카막 핵융합 방식에서 한국은 선두주자다. 핵융합을 장작을 때는 것에 비유하자면, 미 LLNL의 성과는 불을 붙이는 것으로 볼 수 있다. 반면 핵융합연은 연료인 장작을 모아두는 기술을 연구하고 있다. 즉 중수소와 삼중수소로 만든 플라스마를 장시간 유지 제어하는 기술이다. 핵융합연은 2018년 핵융합 플라스마 이온 온도 1억도 도달에 성공한 이후 매년 유지 시간을 늘려왔다. 2020년 20초 연속 운전에 성공한 데 이어 지난해 유지 시간 30초를 돌파했다. 세계 최고 기록이다. 물리학계에서는 플라스마를 100초 정도 유지하면 계속 운전이 가능하다고 보고 있다. 김웅채 핵융합연 고성능플라스마연구부장은 “2026년 1억도 초고온 플라스마 유지 300초를 달성하는 것이 목표다”라고 말했다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

현재로서는 기술적으로 완전한 인공 태양을 만들 수 있는 것은 아직까지는 불가능합니다. 태양은 매우 복잡하고 거대한 천체이며, 그 속에서 핵융합과 같은 고온과 고압의 현상이 일어납니다. 이러한 현상을 재현하고 제어하는 것은 매우 어려운 과제입니다.

그러나 현재 과학기술은 태양과 비슷한 현상을 일으킬 수 있는 핵융합 반응로를 연구하고 있습니다. 핵융합은 태양이나 별들의 에너지원이며, 많은 잠재력을 가지고 있습니다. 핵융합을 통해 깨끗하고 지속 가능한 에너지를 생산하는 것은 많은 연구와 기술 개발이 필요하지만, 이는 미래의 가능성 중 하나입니다.