오늘의 상식 📚 핵융합
혹시 '아이언맨' 좋아하시나요? 어벤져스의 수장으로 뛰어난 과학과 공학실력을 바탕으로 최첨단 무기를 사용하는 그! 그 에너지의 중심에는 그의 가슴에 있는 '아크 원자로'라는 소형 원자로에서 성공적으로 핵융합 반응을 일으키기 때문입니다. 뭔가 '핵'이라는 이야기를 들으니 '원자력 발전'이 떠오르기도 하지만, '방사능 피폭'이나 '북한'이 떠오르기도 하죠? 하지만, 그것과 핵융합과는 관계 없답니다. 무슨 소리냐고요? 오늘의 상식 살펴보시죠! |
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저 원자로만 있으면, 나도 아이언맨?
(출처 : giphy)
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핵분열과 핵융합 비교
(출처 : 동아일보)
간단하게 핵융합과 핵분열의 차이는 원소핵을 결합시켜 에너지를 얻느냐(핵융합), 원소를 쪼개 에너지를 얻느냐(핵분열)의 차이입니다. 핵융합 발전의 가장 큰 예시로는 태양이 불타는 것입니다.
인류에게 가장 이상적인 발전 방식으로 평가받고 있는 '핵융합 발전'! 왜 가장 이상적으로 평가되고 있을까요?
높은 연료 효율
핵융합 연료인 수소 1kg을 헬륨으로 핵융합 시켰을 때 만들어지는 에너지의 양은 63TJ로 1000만 kg의 화석연료와 맞먹습니다.
거의 무한대나 다름없는 연료
앞에서 말했듯이 핵융합의 원료는 '수소'로, 물을 증류하여 분해하면 쉽게 얻을 수 있습니다. 또한, 지구가 아니더라도 우주 어디에서나 볼 수 있는 원소입니다.
높은 안정성
'인공태양'을 만드는 거면 위험한 것 아니지 않냐고요? 핵융합 발전은 제어에 실패하더라도 '핵반응이 중단'되는 것에 그치지 대형 참사가 발생할 일이 일어날 일은 업삳고 합니다.
환경친화성
핵분열은 방사성 폐기물이 발생되어 뒤처리가 매우 문제가 되지만, 핵융합 발전소의 반응생성물은 '헬륨'으로 오히려 다시 재사용할 수도 있습니다.
즉, 상용화만 된다면 기후위기에서 벗어나 인류를 구할 수 있는 기술인 것이죠.
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벽에 닿으면 안되니, 마구 돌려!
먼저, 핵융합 에너지를 얻기 위해선 '1억도' 이상의 초고온 플라즈마를 만들어야 합니다. 물론, 지구에서 1억도를 견딜 수 있는 물건은 아무것도 없습니다. 그러니, 초고온의 플라즈마를 진공 용기 속에 넣어놓고, 자기장을 이용해 벽에 닿지 않게 가두는 '토카막(위와 같이 도넛 모양의 장치)'이라고 불리는 장치에 가두는 것이죠. 다행이도 벽면 부분의 온도는 직접 닿지 않아 🔥수천 도🔥 밖에 되지 않는답니다^^
그런데, 핵융합 발전이 상용화되려면 다음과 같은 문제가 있습니다.
투입 에너지 x 20 < 생산된 에너지
지금까지는 투입과 생산 에너지가 거의 같은 수준입니다. 원자력, 화력, 수력을 모두 대체하기 위해선 20배 이상의 효율을 보여야하죠.
핵융합 상태 자체가 어려움
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최근 레어지 핵융합 장치를 바탕으로 미국에서 투입 에너지보다 더 많은 에너지를 만들어내는 데 성공하여 핵융합 발전에 한 발 더 가까워졌습니다. 역 2.05MJ(메가줄)을 투입하여 3.15MJ의 에너지를 얻어 1.5배의 효율을 보여주었습니다. 우리나라와 국제핵융합실험로(토카막 방식)와는 다른 방식(레이저방식)이라 더욱 관심을 끌었죠.
현재 국제핵융합실험로가 프랑스에서 만들어지고 있는데요. 여기에는 유럽, 미국, 일본, 중국, 러시아, 인도 등 7개의 회원국이 참여하고 있습니다.
어떤 방식이든 빠르게 핵융합 기술이 발전되어 기후위기에서 벗어나, 에너지 부족에서 온 인류가 자유로운 때가 오면 좋겠습니다!👍 |
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오늘의 요약 1. 핵융합 해야하는 이유? : 1. 높은 연료 효율 2. 무한대의 연료 3. 안정성 4.환경친화
2. 핵융합 어려운 이유? : 1. 1억도 이상의 고온을 유지하기 힘듬 2. 에너지 만들기는 가능하지만, 상용화를 위해선 20배 이상의 효율이 나와야!
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상식 EZ
ghyuke96@naver.com
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