Book Creator

물리 책수행

by 최연서

Pages 6 and 7 of 8

Loading...
인공 태양의 미래
Loading...
인공 태양 기술이 인류의 희망이라 불리는 데는 크게 '무한한 에너지원', '친환경 무공해 발전', '매우 낮은 사고 위험성'의 3가지 이유가 있다.
Loading...
① 무한한 에너지원
연료의 고갈을 걱정할 필요도 없다. 인공 태양은 중수소와 삼중수소를 연료로 사용
하는데, 중수소는 바닷물을 전기분해 해서 얻을 수 있고, 삼중수소는 리튬을 핵융합로에 투입시켜 중성자와의 반응을 통해 얻을 수 있다. 지구 표면의 70% 이상이 바닷물이며 리튬 또한 매장량이 풍부하다는 것을 고려하면 연료는 무한하다고 할 수 있다(바닷물 45L에서 추출한 중수소, 노트북 리튬 배터리에서 추출한 삼중수소로 4인 가정이 80년 정도 쓸 수 있는 에너지 생성 가능).
게다가, 지구에는 없지만 달에는 풍부한 '헬륨3'도 인공 태양의 연료로 사용할 수 있다. 이러한 경우 수소를 연료로 사용할 때보다 더 쉽고 효율적으로 에너지를 만들 수 있다. 이 때문에 실제로 우리나라의 달 탐사선 다누리가 헬륨3의 분포 지역을 찾고 있다.
Loading...
②친환경 무공해 발전
인공 태양 발전이 상용화되면 기후위기의 주범으로 지목받는 탄소에 대한 걱정이 사라지게 될 것이다. 현재 개발 중인 태양광 발전이나 풍력 발전도 탄소 배출은 없지만, 자연 환경에 의존해야 하고 한 번에 큰 에너지를 만들어내지 못한다는 한계가 있다. 이와 달리 인공 태양은 친환경 발전 방식 중 유일하게 고밀도, 고출력의 에너지 생산을 할 수 있기에 기후 위기의 확실한 해결책이 될 수 있다. 또한 인공 태양이 핵융합을 통해 에너지를 만드는 과정에서는 탄소나 오염 물질이 아닌 헬륨이 발생한다. 헬륨은 인체에 무해한 가스이고, 반응성이 낮은데 가벼워서 지구의 환경에 영향을 미치지 못하고 우주로 빠져나갈 뿐만 아니라, 제조업 등 다른 산업에서 재사용할 수도 있다.
덧붙여, 발전소를 짓기 위한 땅도 많이 필요 없다는 장점도 있다. 태양광 발전의
경우 충분한 에너지를 얻기 위해서는 넓은 태양광 패널을 설치해야 하기 때문에
산을 깎는 등의 환경 파괴의 문제가 역으로 발생할 수 있지만, 인공 태양은 작은
발전소만 지어도 큰 에너지를 생산해낼 수 있다.
Loading...
③매우 낮은 사고 위험성
인공 태양은 핵융합 발전 방식을 활용한다. 핵융합 방식은 핵분열 방식과 용어가 비슷할 뿐 분열과 융합이라는 정반대의 원리로 작동한다. 원자력 발전소에서 일어나는 핵분열은 한 번 시작되면 연쇄적으로 일어나기에 사고가 발생하면 통제가 어렵다. 하지만 인공 태양의 핵융합은 초고온의 플라즈마 상태에서만 일어나므로 문제가 생기더라도 플라즈마 가동이 중단되면 에너지 방출이 즉시 멈추는 특징이 있다. 즉, 예상치 못한 재해가 발생하더라도 2차 사고로 이어질 일이 없으니 안전하다. 또한 원자력 발전소의 주 원료인 우라늄은 방사성 물질이라 외부에 누출될 경우 질병 유발이나 생태계를 파괴하는 등 인체와 환경에 심각한 문제를 일으키는 반면, 인공 태양의 주 원료인 중수소와 삼중수소는 인체에 무해하다. 삼중수소가 우라늄처럼 방사선을 띠어 위험하다는 인식도 있으나, 이는 자연 방사선의 1% 수준이므로 걱정할 필요 없다.
Loading...
+ 핵분열이란
Loading...
-핵분열 : 질량수가 큰 원자핵이 크기가 비슷한 2개의 원자핵으로 쪼개지는 현상.
ex) 우라늄의 핵분열 반응 : 우라늄 원자핵에 저속의 중성자가 흡수되면 불안정한 우라늄 원자핵이 분열하여 크립톤과 바륨으로 쪼개지면서 고속의 중성자 3개가 방출된다. 이 과정에서 질량 결손에 해당하는 만큼 에너지가 방출된다.
Loading...
Loading...
인공 태양 기술은 이와 같은 장점들이 있지만, KSTAR가 내장재로 사용하는 탄소 타일이 플라즈마를 버티기에 한계가 있다는 문제점이나, 플라즈마를 가열하기 위해 사용하는 가열 장치의 운전 효율을 더욱 높이는 등 아직 해결해야 하거나 발전시켜야 할 부분들 또한 많다. 이에, 전 세계에서 인공 태양 실험을 반복하여 진행하고 있으며, 인공 태양 기술 선진국 7개국이 모여 세계 최대 크기의 인공 태양 ITER를 만드는 프로젝트 또한 진행중이다. 이러한 인공 태양 기술이 더욱 발전한다면 자원 부족과 환경 오염의 전 세계적인 대안이 될 것이라 생각한다. 핵융합 에너지가 상용화되려면 아직 남은 과제가 많지만 반드시 실현시켜야 할 기술임에는 틀림없다고 자신한다.

You've reached the end of the book

Read again

Made with Book Creator