영화 <트랜스포머>와 <아이언맨> 그리고 <백투더퓨처3>까지, 영화 속 주인공들이 엄청난 추진력과 파괴력을 뿜어낼 수 있는 힘의 근원이 있다. 바로 핵융합 발전장치다. 물론 영화 속에서처럼 상온에서 운전이 가능한 소형 핵융합장치는 가야할 길이 멀지만 우리나라를 포함한 선진국에서는 2040년 상용화를 목표로 핵융합발전을 준비하고 있다.

태양의 핵융합반응에서 아이디어를 얻은 핵융합발전은 원자력발전의 핵분열과 달리 수소원자 두 개가 융합하면서 생성되는 에너지를 이용하는 것을 말한다. 바닷물 1L에 존재하는 0.03g의 중수소는 서울과 부산을 3번 왕복할 수 있는 에너지를 만들어낸다. 휘발유 300L에 해당하는 양이다.

핵융합발전에서 핵융합로는 중수소의 플라즈마 상태에서 일어나는 핵융합을 통해 발생한 에너지를 활용하여 전기발전을 수행하는 핵심설비다. 특히 핵융합로의 개발은 물리, 화학, 전자석, 고온재로, 고진공, 고주파, 대용량 전원 및 입자 가속, 플라즈마 등의 공학 기술이 필요한 첨단 분야이다.

현재까지 핵융합로는 연구단계로 우리나라의 경우 성공적으로 중소형 실험로를 건설해 운영하고 있다.

하지만 일정 규모의 상업적인 발전을 실험하기 위해서는 천문학적인 금액이 소요된다. 이런 경제적인 부담 때문에 EU를 중심으로 한국, 미국, 일본, 러시아, 중국, 인도 등 7개 국가가 참여해 현재 핵융합로의 공학적인 실증을 위한 실험로 건설과 운영을 위한 국제공동연구(ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor)를 수행하고 있다.

핵융합로를 연구하고 개발하는 핵융합로연구개발자는 핵융합발전의 핵심인력이라고 할 수 있다. 2040년 상용화를 목표로 국가적인 차원에서 연구가 진행되고 있는 만큼 앞으로 물리학 및 공학을 전공한 인재들이 도전해볼만한 분야라고 할 수 있다.

▶하는 일
핵융합로의 구조를 설계하고 재료를 연구하는 연구원은 △플라즈마의 공급과 가열 연구 △플라즈마를 가두는 장치인 토카막(TOKAMAK) 운전모드와 운전기술 개발 △고성능 플라즈마의 안정적 운영과 제어기술 개발 △핵융합로에 적합한 안정적인 부품 및 재료 연구 등의 일을 한다.

이외에도 핵융합로 운영을 위한 전력공급기술을 개발하고 핵융합으로 인해 발생된 에너지를 효율적으로 발전에 적용시키기 위한 발전시스템 등을 연구한다.

▶교육과 훈련
핵융합은 물리학의 한 분야다. 핵융합의 연구를 통해 핵융합로를 개발하는 과정에는 물리학의 비중이 크기 때문에 이에 대한 적성과 관심이 있는 학생들이 도전하기에 적합하다. 대학교에서 물리학을 배운 후 후 세부전공으로 핵융합을 전공하는 것이 가장 좋은 방법이다.

▶현황과 전망
핵융합발전 연구는 우리나라를 포함해 미국, 일본, 러시아, 유럽연합, 중국, 인도 등 7개국이 공동 참여하는 ITER(국제핵융합개발로)개발계획을 통해 진행되고 있다. 특히 우리나라는 독자적으로 2007년 한국형 핵융합실험로 KSTAR를 설치해 연구를 진행하고 2009년에는 핵융합로 핵심부품 블랑켓을 개발하는 등 관련국 중에서도 최고의 핵융합연구 성과를 내놓고 있다.

또한 핵융합로 연구는 국가주도형 연구로 기초적인 연구가 대부분이지만 관련 연구를 수행하면서 다양한 재료, 부품 등의 연구개발이 진행되는 등 많은 응용분야가 파생되고 있다. 플라즈마가 그 대표적인 분야다. 현재는 기초연구단계를 지나 실용성을 점검하기 위한 실용성 확인단계에 진입하고 있다.

21세기 중반이면 상업발전이 가능할 것으로 전망하는 등 멀지 않은 미래에 청정에너지자원으로 사용하게 될 전망이다. 따라서 앞으로 실용화 단계에 접어들면 관련된 연구개발직의 수요가 확대될 것으로 보인다.

*에듀진 기사 URL: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=44594
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