美 핵융합 점화 첫 성공 '인공 태양' 시대 열린다(2-1)

미 LLNL 핵융합 점화 실현
바이든 "2030년 상용화"
관련 업체들 비상장사
지분 확보 종목들 모멘텀
소재·엔지니어링 강자는

핵융합 점화 첫 성공

미국의 핵융합(nuclear fusion) 점화 성공 소식이 세간에 화제다. 

 

과학자들과 주요 외신들은 이번 실험 성공이 지구온난화로 인해 화석 에너지를 대체할 새로운 에너지원을 찾아야하는
인류에게 거대한 돌파구를 마련했다는 의견을 내놓았다. 

 

핵융합 발전을 통해 온실 가스를 배출하지 않는 클린 에너지를 제한적인 연료를 이용해 무제한 생산할 수 있는 길이 열렸다는 설명이다. 

핵융합 기술을 상용화해서 실제 에너지 공급원으로 사용하기까지는 앞으로 오랜 시간이 걸릴 전망이지만 의미 있는 첫 발을 내딛었다는 평가다. 

 

월가에서도 커다란 관심을 보이고 있다. 관련 연구 기관과 기업들이 대부분 비상장 업체인 데다 당장 기업공개 가능성도 희박한 실정

 

하지만 투자자들은 상장사 가운데 에너지 섹터를 필두로 소재, 엔지니어링, 데이터센터 등 다양한 분야에서 핵융합 기술에 적극적인 투자를 강행하는 한편 차세대 에너지 시장에서 입지를 강화하는 종목을 발굴하는 데 혈안이다. 

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LLNL(국립 연구소)

 

핵융합 발전, 왜 꿈의 에너지인가?

핵융합이란 사전적인 의미로는 가벼운 핵들이 결합해 무거운 핵이 되는 것을 의미한다. 나무위키의 설명에 따르면, 원자는 양성자와 중성자로 구성된 원재핵, 그 주변의 전자로 이뤄져 있다. 이 전자는 외부의 에너지를 받을 때 떨어져 나가는데 이를 자유전자라고 한다. 

 

원자에 충분한 에너지가 가해지면 모든 전자가 다 떨어져 나가고 양전하를 띠는 원자핵이 홀로 존재하게 된다. 이처럼 원자핵과 전자가 분리된 상태를 플라즈마라고 한다. 

 

고에너지의 플라즈마 상태에서 원자핵들이 서로 융합해 더 무거운 춴자핵이 되는 반응을 핵융합이라고 보고, 보통 핵융합 반응의 부산물에서 에너지가 창출된다. 

 

이번에 미국의 로렌스 리버모어 국립연구소(LLNL)에서 성공한 실험은 핵융합 점화다. 

 

불륨버그를 포함한 주요 외신에 따르면 LLNL의 국립점화시설은 핵융합을 일으키기 위해 투입한 에너지보다 핵융합 반응을 통해 더 많은 에너지를 생산하는 데 성공했다. 

 

연구소 측은 투입한 에너지보다 50% 많은 에너지를 점화를 통해 생성시켰다고 밝혔다. 1960년대 핵융합이라는 개념이 등장한 이후 60년만에 실제 결과물이 탄생한 셈이다. LLNL가 점화 시설 건설에 나선 것은 1997년이었고, 본격적인 실험에 뛰어든 것은 2009년이었다. 

 

핵융합 점화의 성공은 추가적인 에너지 투입 없이 핵융합 반응을 연쇄적으로 이끌어내기 위한 첫 관문을 통과했다는 의미다. 

 

일정 규모의 에너지를 이용해 온실 가스를 배출하지 않는 클린 에너지를 무제한 생산하는 꿈의 기술이 완성 단계를 향해 속도를 내고 있다는 얘기다. 

 

또 핵융합은 태양이 에너지를 발산하는 것과 같은 원리로 이뤄지기 때문에 과학자들 사이에서 핵융합 발전은 '인공 태양'으로 통한다. 

 

기술 변화가 이미 지구촌 곳곳에 재앙을 일으키기 시작했고, 태양광을 포함한 클린 에너지 개발이 생존의 문제로 부상한 상황을 감안할 때 이번 핵융합 점화 성공이 갖는 의미가 작지 않다고 전문가들은 입을 모은다. 

 

이와 함께 뉴욕대학교의 스티븐 쿠민 교수는 월스트리트저널 칼럼을 통해 기존 원자력 발전의 근간이 되는 핵분열과 달리 핵융합은 방사선을 배출하지 않는다는 점에서 획기적이라고 강조했다. 

 

핵융합이 핵분열에 비해 고난도의 기술을 요구하지만 에너지의 안정성 측면에서 커다란 우월성을 갖는다는 얘기다. 

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1억도 30초간 유지

 

갈 길 멀지만 '인공 태양' 시대 실현된다

제니퍼 그랜홈 미국 에너지부 장관은 LLNL의 핵융합 점화 성공에 대해 '엄청난 과학적 돌파구'를 마련했다며 크게 치하했다. 핵융합 발전의 상용화까지는 아직 갈 길이 멀지만 '인공 태양'이라는 꿈의 에너지 시대로 이행하기 위한 의미 있는 성과를 이뤄냈다는 평가다. 

 

조 바이든 미국 대통령도 핵융합 기술을 2030년까지 상용화한다는 목표를 제시하고, 미래 에너지 시장을 주도하겠다는 의지를 드러냈다. 

 

월가의 기대도 크다. 모간 스탠리의 에드워드 스탠리 애널리스트는 보고서를 내고 핵융합이 클린 에너지 경제 시대를 가속화하는데 '어스샷(지구를 지키기 위한 혁신적인 행동)'이라고 주장했다. 

 

어스샷이란 2020년 영국의 윌리엄 왕세자 부부가 국제환경상을 제정하면서 붙인 명칭으로, 1962년 존 F 케네디 미국 전 대통령이 10년 이내에 달에 사람을 착륙시킨다는 목표로 출범시킨 '문샷' 이니셔티브에서 영감을 받아 10년 안에 지구를 복구시킬 획기적인 솔루션을 찾는다는 목표를 담았다. 

 

태양광과 풍력 등 신재생 에너지가 상용화되고 있지만 과학자들이 임계치로 제시한 지구 온도 상승폭 1.5도를 사수하는 데는 역부족이다. 

 

지구온난화가 몰고 올 최악의 재앙을 피하려면 보다 급진적인 솔루션, 즉 어스샷을 최대한 빠른 시일 안에 마련해야 한다는 주장이다. 핵융합이 상용화 단계까지 이른다면 전세계 에너지 시장에 거대한 판도 변화를 일으키는 동시에 산업혁명 이후 가장 커다란 혁신이 될 것이라고 모간 스탠리는 강조한다. 

 

전문가들은 에너지 효율성 측면에서도 핵융합 발전이 기존 화석 에너지에 비해 커다란 강점을 갖는다고 설명한다. 단 한 잔의 듀테륨 즉 중수소를 이용해 차량이 3500만마일을 주행하는 데 필요한 에너지를 생산할 수 있다. 

 

한 잔의 증수소가 1000만파운드에 달하는 석탄이 생산하는 에너지를 공급할 수 있다는 의미다. 에너지 혁신이라는 평가가 지나치지 않다. 이번 LLNL의 핵융합 점화 성공을 계기로 관련 기술에 대한 투자가 크게 늘어날 전망이라고 월가는 말한다. 

 

블룸버그에 따르면 이미 2022년 한 해 동안 핵융합 기술에 투입된 투자 자금이 10억달러를 상회한 가운데 모멘텀이 더욱 확대될 전망이다. 

 

커먼웰스 퓨전 시스템스와 TAE 테크놀로지, 헬리온 에너지 등 10여개 기업들이 핵융합 에너지 개발에 뛰어든 가운데 보다 적극적인 투자가 뒷받침될 경우 상용화까지 넘아야 할 기술적 난제들을 해결할 수 있을 것이라는 기대다.

 

바이든 정부는 이미 2022년 9월 5000만달러 규모의 핵융합 기술 개발 자금 지원 프로그램을 출범시키고 미래 에너지 개발에 적극적인 행보를 취하는 모습이다. 

 

미국 투자 매체 배런스에 따르면 캘리포니아 소재 TAE 테크놀로지가 민간 투자사들로부터 12억달러에 달하는 투자를 유치하는 등 관련 업체들이 자금줄을 확보하고 있다. 

 

모간 스탠리는 이번 보고서에서 "2030년까지 핵융합 발전의 상용화가 가능하다는 판단이지만 대중적인 이용은 2040년에 가야 이뤄질 전망"이라며 "LLNL의 점화 성공으로 기술의 실효성이 입증된 만큼 해당 분야로 대규모 자금이 밀려들 것"이라고 내다 봤다.