2030년대 초 상업용 핵융합로 건설 목표
구글(Google)과 셰브론(Chevron)은 핵융합 스타트업 TAE테크놀로지(TAE Technologies)에 총 2억5000만달러를 투자할 예정이라고 19일(현지시간) 밝혔다.
TAE는 2030년대 초까지 상업용 핵융합로를 건설해 그리드에 에너지를 공급하는 것을 목표로 하는 스타트업이다. 현재까지 총 12억달러의 자금을 모았다.
짐 게이블(Jim Gable) 셰브론 사장은 "TAE를 비롯한 전반적인 핵융합기술은 재생에너지 비중이 커지면서 무탄소에너지 및 그리드 안정성의 핵심으로 거듭날 잠재력을 지녔다"고 설명했다.
구글은 이미 2014년부터 TAE와 제휴해 인공지능 및 연산기능을 제공해왔다. 다만 현금 투자는 이번이 처음이다.
일본의 투자기업 스미토모의 미국법인도 이번 투자에 참여해 TAE의 아시아태평양지역 핵융합기술 도입을 지원할 것이라고 밝혔다. 이러한 투자는 지난 10월 TAE가 일본 국립핵융합과학연구소와 제휴했다는 발표에 이은 것이다.
같은 날 TAE는 노먼(Norman)이라는 별명의 현 핵융합로로 7500만℃가 넘는 온도를 달성했다고 발표했다. 또 이번 투자금으로 차세대 핵융합로 코페르니쿠스(Copernicus)를 개발할 것이라고 밝혔다. 코페르니쿠스는 2025년까지 완공돼 캘리포니아 어바인에 위치할 예정이다.
핵융합은 핵분열에서 발생하는 방사성폐기물을 배출하지 않고 무탄소에너지를 거의 무제한 생산하는 것으로 알려져 청정에너지의 성배로도 불린다. 기존 핵분열이 원자가 두 개의 더 작은 원자로 쪼개지는 과정에서 에너지를 생성한다면, 핵융합은 반대로 두 개의 원자가 서로 부딪혀 하나의 더 큰 원자를 형성하는 것이다. 이는 태양을 비롯한 항성에 동력을 공급하는 기본 과정이지만 지구상에서는 핵융합을 통제, 유지하기가 매우 어려운 것으로 알려져 있다.
현재 핵융합에 일반적으로 쓰이는 장치는 국제열핵융합실험로(ITER)에서 개발 중인 토카막(tokamak)이다. TAE는 이 대신 빔구동필드반전배열(beam-driven field-reversed configuration)으로 알려진 길고 얇은 선형 구조의 핵융합로를 사용하고 있다. 핵융합로 양끝에서 에너지가 가장 높은 상태의 물질인 플라스마를 생성해 가운데를 향해 발사, 충돌시켜 핵융합 반응을 일으키는 원리다.
TAE의 또 다른 차별화 요소는 연료다. 중수소와 삼중수소가 가장 일반적인 핵융합 연료지만, TAE는 수소-붕소(양성자-붕소 또는 p-B11로도 알려져 있음)를 연료로 쓴다. 수소-붕소는 삼중수소를 사용할 때 필요한 별도의 처리공급망을 쓰지 않는다는 이점이 있지만, 중수소-삼중수소보다 훨씬 더 높은 온도를 필요로 한다는 문제가 있다.
냇 피쉬(Nat Fisch) 미국 프린스턴대학 천체물리학과 교수는 "수소-붕소 핵융합은 중수소-삼중수소 핵융합보다 훨씬 어렵다"고 단언했다. 이는 p-B11 핵융합 반응의 단면이 너무 작아 융합이 시작되기까지 유지시켜야 하는 시간이 더 길기 때문이다. 동시에 이 작은 단면에 필요한 온도는 훨씬 더 높다. 즉 핵융합 반응을 점화하고 가열된 연료를 오랜 시간 제자리에 고정시키는 동시에 반응부산물이 반응을 오염시키지 않도록 하는 데 많은 에너지가 필요하다는 것이다.
피쉬 교수는 "이는 정말 어려운 문제지만 이를 해결한다면 TAE는 유리한 위치를 점유할 것"이라는 기대를 드러냈다.
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