| |  | | 핵융합 발전 실험을 할 핵융합로(맨 뒤쪽) 덮개(가운데)가 우산살과 같은 대형 크레인에 매달려 있다. 앞쪽 파이와 같이 생긴 것은 뚜껑이다. 이 덮개와 뚜껑이 덮이기 직전 나란히 놓여 있다. [사진=김형수 기자] | | | |
대전 대덕연구단지 한국기초과학지원연구원에 있는 핵융합연구센터에는 세계 어느 나라에도 없는 우리나라 창작품인 거대한 연구 시설이 만들어지고 있다. '인공 태양'으로 불리는 핵융합로가 그것이다. 1995년 12월부터 10년 동안 만들어 온 핵융합로(KSTAR)의 내부가 완성돼 11일 겉 덮개를 씌웠다. 핵융합로의 상량식인 셈이다.
핵융합로의 '알몸'은 60t의 덮개에 쌓여 앞으로 2025년 이 융합로가 운전을 멈추는 날까지 20년 동안 특별한 일이 없는 한 그 속을 들여다볼 수 없게 됐다. 덮개를 씌운 뒤에는 그 속의 공기를 다 빼내 진공 상태로 만드는 데다 초저온 상태로 핵융합이 일어나기 때문에 고장이 나지 않는 한 열지 않는다. 덮개와 핵융합로 간의 거리는 불과 10여m에 불과한데도 덮개를 옮겨 씌우는 데 무려 네 시간 넘게 걸렸다. 대형 크레인으로 굼벵이만큼이나 느리게 조심조심 핵융합로 덮개를 운반해 씌운 것이다.
덮개는 보온 물통으로 치면 가장 바깥에 있는 부분에서 열이 안쪽이나 바깥으로 이동하지 못하게 하고, 또 진공을 유지할 수 있게 해 주는 역할을 한다. 크기는 지름 9.5m, 높이 6m에 이른다. 현대중공업이 제작을 맡았다. 덮개 안쪽 핵융합로를 감싼 부분은 영하 269도를 유지해야 한다. 그래야 핵융합을 일어나게 하는 초전도 자석이 만들어진다. 그런 초저온 상태로 냉각할 수 있는 액체 헬륨이 흐르는 금속관이 핵융합로 주변에 거미줄처럼 연결돼 있었다.
핵융합이 일어나는 곳은 마치 도넛처럼 생겼다. 어른이 지나다닐 정도로 큰 도넛형 핵융합로의 빈 공간에 플라스마가 가득 차며, 핵융합이 일어나면 그 공간의 중간 온도는 무려 섭씨 1억 도로 올라간다. 그 정도의 초고온이 돼야 수소 핵끼리 합쳐지기 때문이다. 태양에서 핵융합이 일어나는 것도 그 정도 뜨겁게 달궈지기 때문에 가능한 것이다. 핵융합이 일어나면서 중성자가 튀어나오는데 이 중성자가 발전에 쓰이는 물을 데우는 열을 만든다.
핵융합로의 안쪽은 중성자가 총알처럼 와서 박힐 수 있는 판으로 온통 둘러싸여 있었다. 총알이 박히면 그곳이 뜨거워지듯 중성자가 판에 박히면서 열을 내게 되는데 그 열로 물을 데워 증기터빈을 돌리고 전기를 생산할 수 있다.
핵융합연구센터의 이경수 박사는 "플라스마에 갇힌 수소의 핵은 도넛 형태의 중간 부분에서 합쳐지면서 1억 도로 올라가지만 벽면은 온도가 많이 올라가 봐야 섭씨 1000도 정도여서 금속이 견딜 수 있다"고 말했다.
벽면은 온통 은으로 도금했다. 내부에서 나오는 온도는 여러 겹의 금속과 진공으로 외부와 차단되지만 적외선은 빠져나오게 되는데 이를 가장 잘 막는 금속이 은이다. 덮개를 씌움으로써 핵융합로의 공정은 97.1%가 됐다. 완공 목표는 8월이다. 완공 뒤에도 1년 정도 시험가동을 하게 된다.
핵융합로는 수소 원자핵끼리 합쳐지면서 열을 내뿜는 것으로 미래의 발전소로 활용 가능한지를 연구하기 위해 짓는 것이다. 태양이 빛과 열을 내는 것도 같은 원리다.
그 원리를 발전에 이용해 보자는 것이다. 종전 원자력 발전소는 우라늄의 핵이 쪼개지면서 열을 내는 것으로 핵융합과는 정반대의 원리다. 핵융합 발전은 원자력 발전소처럼 폭발 위험이 없고 핵 폐기물이 거의 나오지 않는 등 청정에너지로 인식된다. 그러나 아직 상용화할 수 있는지는 알 수 없는 상태다.
핵융합연구센터 이경수 박사는 "핵융합로 설계에서부터 제작까지 모든 것을 우리나라 기술로 해결해 왔다"며 "한국의 기술력을 또 한번 세계에 알릴 수 있는 좋은 기회가 될 것"이라고 말했다.
◆플라스마=전기를 띠고 있는 기체를 일컫는 말. 고체.액체.기체에 이어 물질의 네 번째 상태라고도 한다. 형광등과 네온사인 속의 기체.오로라 등도 플라스마다. 인공으로 만든 플라스마는 PDP TV, 폐기물 소각, 형광등 등 다양한 분야에서 활용하고 있다.
박방주 과학전문기자 |
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