에너지 생성의 마법…레이저 핵융합으로 2배 늘렸다

미 리버모어연구소, 1.9메가줄 투입해 3.88메가줄 에너지 생성

레이저 192줄기 조사 일치시키는 등 개선하면 최대 7메가줄 가능

온실가스 배출 없고 방사능 우려 없는 에너지 생산 기대 커져

[서울=뉴시스]미 국립 리버모어 연구소가 지난 7월 레이저 핵융합 실험에서 투입 에너지의 거의 2배에 달하는 에너지를 생성하는 실험에 성공했다. 사진은 레이저 조사기 모습. (출처=리버모어 연구소) 2023.9.26. *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스] 강영진 기자 = 지난 7월 미 로렌스 리버모어국립연구소의 과학자들이 레이저 광선을 수소에 쏘는 방식으로 핵융합을 일으켜 투입 에너지의 거의 2배에 달하는 에너지를 생산하는데 성공했다고 미 뉴욕타임스(NYT)가 지난 25일(현지시간) 보도했다.

과학자들은 지난해에도 레이저를 사용한 핵융합으로 투입보다 많은 에너지를 생성하는데 성공했으나 당시는 투입 에너지 대비 생성 에너지가 이번보다 적었다. 

리버모어연구소 리처드 타운 레이저 융합 프로그랩 부책임자는 “핵융합을 재연했다”고 인터뷰에서 밝혔다.

리버모어연구소의 성공으로 핵융합으로 온실 가스나 방사능 피해 없이 충분한 에너지를 생산할 수 있을 것이라는 희망이 커졌다.

3.88 메가줄

지난해 12월 실험에서 3메가줄 이상의 에너지를 생산한 점이 크게 주목됐었다. 3메가줄의 에너지는 TNT 폭약 680g에 해당하는 것으로 투입 에너지보다 1.5배 많은 에너지다. 당시 실험은 투입보다 많은 에너지를 생산한 첫 성공사례다.

지난 7월 실험도 기본적으로 12월 실험과 동일하게 진행됐으나 당시보다 더 많은 3.88메가줄의 에너지가 생산됐다.

이번 실험은 레이저 조사(照射·광선 방사선 등을 쬠)를 보다 정교하게 수정하는 것을 통해 훨씬 많은 에너지가 생성될 수 있음을 보여줬다.

반면 지난 6월 실험에서는 3 메가줄의 에너지가 생성될 것으로 예상했으나 1.6 메가줄 밖에 생성되지 않았다. 이달에 실시된 실험에서도 생성 에너지가 2메가줄을 조금 상회했다. 투입 에너지와 동등한 수준이었다.

7월 실험의 중요성

리버모어연구소 과학자들은 왜 이런 차이가 생기는 지를 집중 분석한 결과 수소원자를 192줄기의 레이저로 조사하는데 따른 오차가 원인이라고 추정했다.

수소연료 캡슐에 동시에 레이저가 도달하지 못하고 약간의 오차가 생기면서 한 방향으로만 에너지가 조사돼 일부 에너지가 소실되면서 수소가 충분히 가열되지 못했다는 것이다.

또 수소 연료 캡슐들 사이의 미세한 오차도 핵융합 반응에 영향을 미쳤다. 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 캡슐의 미세한 오차가 생성 에너지량에 큰 영향을 미친다.

타운 박사는 “생성에너지가 최소 1.4메가줄까지 줄어들 수도 있다. 모든 것이 완벽할 때는 최대 7메가줄까지 늘어난다”고 말했다.

앞으로 과제

미 캘리포니아주 멘로 파크의 SLAC 국립가속기연구소 과학자 시그프리드 글렌저는 7월의 실험 성공이 “아직 핵융합이 최적화되지 못한 상태임을 보여주는 희망적 사례”라고 말했다.

리버모어연구소는 보다 많은 융합 에너지 생성을 위한 실험을 지속할 예정이다. 레이저 조사 에너지를 2.05 메가줄에서 2.2 메가줄로 늘리는 작업이 진행되고 있다. 지난 7월 실험에서는 1.9메가줄의 레이저 에너지를 조사했다. 더 많은 에너지를 조사하면 더 많은 에너지를 생성할 수 있게 된다.

타운 박사는 “더 효과적으로 에너지 조사를 일치시키면 더 많은 에너지가 생성된다. 투입 에너지가 많을수록 생성되는 에너지도 많다”고 말했다.


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