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202103.08

탄소중립, 드라이브는 핵융합에너지에 달렸다

KFE   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/nuclear-fusion/1251

‘탄소 발자국’이라는 표현을 아시나요? 탄소 발자국은 사람이 활동하거나 상품을 만들고 소비하는 모든 과정에서 발생하는 이산화탄소의 총량을 의미하는데요. 지구온난화와 기후 변화, 재난의 원인으로 제시되는 이산화탄소의 발생량을 감소시키자는 취지에서 도입한 용어입니다. 2008년 영국에서 만들어진 단어이지만 현재는 많은 나라가 동참해 탄소 발자국 지우개 프로젝트로 건강한 지구를 만드는 데 일조하고 있습니다. 물론 한국도 적극적으로 참여하고 있고요. 


국제과학자 그룹 ‘글로벌카본프로젝트(GCP)’에 따르면 한국은 이산화탄소 배출량이 세계 9위라고 합니다(2019년 기준). 그만큼 한국은 국제사회에서 탄소 배출에 대한 책임감으로 어깨가 상당히 무거운 상황인데요. 이에 한국 정부는 지난해 ‘2050 탄소중립’ 추진전략을 발표하며 적극적인 탄소 배출에 대한 정책을 추진하겠다는 의지를 나타내고 있습니다. 




앞으로 30년, 탄소중립 사회 열어 문명사 전환 이뤄내야 


지난해 11월 청와대서 열린 2050 탄소중립 범부처 전략회의에서 문재인 대통령은 “기후위기 대응은 인류 생존과 미래의 사활이 걸린 과제”라며 “인류는 앞으로 30년, 화석연료 기반의 문명에서 그린에너지 기반으로 변화하는 대전환에 나서게 될 것”이라고 강조했습니다. 전 세계가 탄소중립 사회와 경제로 전환에 속도를 내고있는 가운데 우리 정부 역시 탄소중립 사회로의 이행을 위해 속도감 있는 정책을 추진해야 한다는 내용이었죠. 


탄소중립이 다소 생경한 용어일 수 있는데요. 말 그대로 실질적인 이산화탄소 배출량을 ‘0(zero)’으로 만든다는 개념입니다. ‘배출=흡수 혹은 제거’의 공식을 적용해 온실가스를 배출한 만큼 이를 상쇄 할 수 있는 방안을 마련해 실질적인 총량을 중립상태로 만든다는 뜻이죠. 


우리 정부는 탄소중립을 위한 3대 정책 방향으로 ‘경제구조의 저탄소화’, ‘신유망 저탄소산업 생태계 조성’, ‘탄소중립 사회로의 공정전환’을 제시했습니다. 여기에 재정제도 개선 등이 담긴 ‘탄소중립 인프라 강화’까지 포함해 이른바 ‘3+1’ 실행전략을 내놨는데요. 이 외에도 제도적 기반을 강화하기 위해 ‘기후대응기금’ 신규 조성과 각종 세제와 부담금, 배출권 거래제 등도 종합적으로 검토하고 있으며 ‘이산화탄소 포집·저장·활용(CCUS)’ 기술 처럼 발생한 탄소를 처리하기 위한 원천기술 확보에도 적극 나설 계획입니다. 




영국, 탄소중립의 열쇠 핵융합에서 찾다 


탄소중립을 향한 노력은 우리나라뿐 아니라 전 세계적으로 이루어지고 있습니다. 세계 각국 정부와 글로벌 기업들은 탄소중립 실현을 위한 로드맵을 설계하고 실천해 나가고 있는데요. 2050 탄소중립을 선언한 나라는 우리나라를 비롯해 미국, 캐나다, 뉴질랜드 등 총 120개국에 이르며, 영국, 프랑스, 스웨덴 등 6개국은 이를 실천하기 위한 법제화도 마쳤습니다.


그중에서도 영국은 탄소중립 실현을 위한 매우 과감하고 도전적인 정책을 발표하여 주목받고 있는데요. 특히 전 세계의 이목을 집중시킨 대목은 영국이 2050 탄소중립 정책의 세부 전략으로 제시한 ‘STEP(Spherical Tokamak for Energy Production)’ 계획입니다. 


STEP은 2040년까지 핵융합 발전소를 만들어 자국의 에너지 자립을 완성한다는 야심찬 목표를 담고 있습니다. 영국 정부는 지난해 저탄소 및 상시전력 발전을 가능하게 할 핵융합에너지 기술을 세계 최초로 상용화하기 위해 전념하고 있다고 밝히며, STEP 프로그램 착수를 위해 향후 4년간 약 2억 2천 파운드를 지원하고, 영국 내에 핵융합 혁신 글로벌 허브 기반을 마련하기 위한 핵융합 시설과 인프라 구축, 인력 양성에도 약 1억 8천 파운드를 투자할 것이라 발표한 바 있습니다. 즉, 영국은 핵융합에너지가 탄소중립 달성을 위한 중요한 열쇠라는 점을 인지하고, 핵융합에너지 시대를 여는 첫 주자가 되겠다는 강력한 의지를 전 세계에 천명한 것이죠 


영국 핵융합 연구기관 CCFE를 방문한 영국 보리스 존슨 총리



▶▶영국이 기후변화 대응을 위해 과감히 선택한 에너지는? 



핵융합에너지, 과연 해결책이 될 수 있을까?


탄소중립을 달성하는 방법은 간단합니다. 이산화탄소를 배출하는 원인을 차단하는 것입니다. 가장 대표적인 탄소배출원으로 화석연료를 손꼽을 수 있을 텐데요. 화석연료는 탄소를 발생시킨다는 점 외에도 한정된 자원으로 인해 에너지 고갈 문제도 갖고 있습니다. 이에 화석연료를 대체할 수 있는 에너지를 개발하는 것은 인류의 오랜 숙원 사업이기도 합니다. 


하지만 핵융합에너지는 다릅니다. 핵융합의 연료는 중수소와 삼중수소인데요. 중수소는 바닷물 속에 풍부하게 들어있으며 삼중수소는 리튬과 중성자의 반응을 통해 핵융합로 내에서 자체적으로 만들어내게 됩니다. 지각에 있는 리튬도 앞으로 수백 년간 사용할 수 있으며, 바닷물 속에서 리튬을 추출하는 기술이 완성된다면 중수소와 마찬가지로 거의 무한하게 사용할 수 있게 됩니다. 


또한, 핵융합 발전은 풍력, 수력, 태양열과 달리 자연에 영향을 받지 않기 때문에 안정적으로 대용량의 전기를 생산하여 공급할 수 있다는 장점도 있는데요. 이 외에도 고준위 방사성 폐기물을 발생시키지 않고 예기치 못한 사고 시에도 폭발과 같은 심각한 사고의 우려가 없는 안전한 에너지입니다. 


무엇보다도 핵융합에너지는 이산화탄소를 배출하지 않는 깨끗한 에너지로 탄소중립이라는 절체절명의 과제 앞에 인류에게 꼭 필요한 에너지라고 할 수 있습니다. 


한국의 초전도핵융합연구장치 KSTAR



탄소중립 실현을 위한 핵융합에너지의 역할 기대


안정적인 대용량 에너지의 공급과 친환경적인 에너지에 대한 요구가 높아지며, 핵융합에너지에 대한 인류의 염원도 더욱 간절해질 것으로 예상되는데요. 탄소중립을 이루기 위한 노력 중 하나로 여러 선진국에서 핵융합에너지 개발을 수행하고 있는 가운데, 우리나라 역시 핵융합 연구에 많은 역량을 불어넣고 있습니다. 


우리나라의 초전도핵융합연구장치인 KSTAR는 2008년 첫 플라즈마 발생에 성공한 이래 매년 우수한 연구성과를 발표하여 전 세계 핵융합 연구계의 주목을 받고 있는데요. 지난 2020년에는 1억도 초고온 플라즈마를 무려 20초 동안 유지하는 데 성공하며 세계 최장기록을 달성하기도 하였습니다. KSTAR의 기록이 곧 세계 핵융합 역사의 주요 이정표가 되고 있는 것이죠. 


또한, 우리나라는 핵융합에너지 대용량 생산 가능성을 실증하기 위하여 7개국이 공동으로 국제핵융합실험로(ITER)를 건설·운영하는 인류 최대의 과학기술 프로젝트인 ITER 공동개발사업의 회원국이기도 한데요. KSTAR 건설 경험과 우수한 기술력을 바탕으로 ITER 건설에 필요한 부품을 적기에 제작·조달하여 ITER 건설의 주요 마일스톤 달성에 앞장서고 있습니다. 


이러한 KSTAR 연구와 ITER 사업 참여를 바탕으로 2040년대 한국형 핵융합 실증로 건설을 위한 기술 확보하여 핵융합에너지의 꿈을 실현하는 것을 목표로 하고 있습니다.  


2050 탄소중립이라는 목표는 지구라는 공동체에서 삶을 영위하는 인류 모두가 함께 노력하여 극복해야 하는 과제입니다. 꿈의 에너지라 불리는 핵융합에너지의 실현이 탄소중립을 향한 여정을 보다 앞당길 수 있는 키가 되기를 기대해봅니다. 핵융합에너지 시대를 열고, 탄소중립을 이루는데 우리나라가 더욱 앞장설 수 있도록 국민 여러분도 많은 응원 부탁드립니다. 

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