미군, 5년 안에 핵융합로 우주로 보낼 예정

미국 정부는 아주 작은 핵융합로를 우주로 보낸다는 계획 아래 2027년까지 시제품 가동을 위해 민간 회사와 제휴했다고 최근 외신이 보도했다.

핵융합은 가장 깨끗하고 효율적인 형태의 에너지 제공을 약속하기 때문에 과학자들이 수년간 연구해 온 물리학의 한 분야이다. 핵융합은 두 개의 원자핵이 하나의 무거운 핵으로 합쳐져 갖게되는 질량을 에너지로 바꾸는 것이다.

이것은 태양에 동력을 공급하는 과정과 같으며, 수소 원자들이 엄청난 열과 압력 아래서 헬륨을 형성하도록 환경이 조성된다.

이 과정을 인위적으로 재현하는 것은 매우 까다로운 작업이다. 핵융합 작업을 위해서는 태양 중심부의 조건을 모방하려면 다양하고 정교한 기계들을 만들어야 한다.
이 기계들은 도넛 모양의 것에서부터 반응 억제를 위해 거대한 자석을 사용하는 카막, 그리고 함께 발사체를 발사하는 거대한 총까지 있다. 핵 융합은 수십 년의 작업에도 불구하고, 전력망에 구축될 만큼 충분히 발전했다는 것을 증명한 것이 아직은 없다.

아발란체 에너지(Avalanche Energy)는 오비트론(Orbitron)이라고 불리는 비교적 작은 원자로에 대한 해답을 가지고 있다고 생각한다. 음전하를 띤 전극 주위의 작은 궤도에 고속 이온을 가두어 작동한다는 것이다.

아발란체 에너지는 이온 플라스마를 위한 작은 공간인 이온 트랩(ion trap)을 만들어냄으로써, 오비트론 뒤에 있는 그들이 길을 건너고 융합할 수 있는 많은 기회를 제공하기를 희망한다.

로빈 랭그리 아발란체 최고경영자(CEO)는 해외언론과의 인터뷰에서 "그 궤도가 작을수록 궤도의 진동수가 높아지기 때문에 더 많은 충돌이 일어나기 때문에 우리는 진동수가 매우 작은 것을 원한다."고 말했다.

필요한 전압은 엄청날 것이다. 이는 아발란체 팀이 극복해야 할 많은 엔지니어링 과제 중 하나이다. 만약 아발란체 팀원들이 할 수 있다면, 소형 원자로의 잠재적인 용도는 판도를 바꿀 수 있을 것으로 추측된다.

랭그리는 "소형 원자로의 세포를 생각한다면 그것은 핵융합 세포일 것”이라고 말했다. 결국 아발란테 팀은 이 전지들이 합쳐져서 메가와트의 에너지 출력을 낼 수 있는 더 큰 핵융합 배터리를 형성할 수 있을 것으로 생각하고 있다.

핵 융합 배터리는 많은 잠재적 응용 프로그램을 암시한다. 랭그리는 "우리가 가격을 낮추면 이와 같은 종류의 시장들이 점점 확대될 것으로 생각한다. 우리는 킬로와트시 당 100만달러(약 13억 원)부터 시작한다. 그 이유는 상업적인 우주 태양광이 있기 때문이다. 일단 킬로와트 당 10만달러(약 1억3000만 원)까지 떨어지면, 아마도 더 많은 응용 분야들이 생길 것이다. 킬로와트당 1만 달러(약 1300만 원) 또는 3000달러(약 390만 원)로 떨어지면 연료전지나 배터리 같은 다른 형태의 지상 에너지들과 경쟁하게 된다"고 설명했다.

한 가지 응용 분야는 우주선에 동력을 공급하는 것이다. 올해 5월 미군의 국방혁신부대(DIU)는 '차세대 핵 추진력과 전력'을 찾아 원자력 기술 기업에 계약을 수여했다고 발표했다. 아발란체는 그런 회사 중 하나였다.

이 계약의 목적은 2027년까지 지구 궤도에 성공적으로 프로토타입을 시연하는 것이다. 우주선에 탑재된 원자력 발전소는 전기 추진기에 동력을 공급할 뿐만 아니라 기능하는데 필요한 전기를 제공할 것이다.


김진영 글로벌이코노믹 기자