핵융합 발전이란 현재는 항성 내부에서 일어나는 현상을 모조하기 위한
고온 핵융합이라는 것이 주로 실험되고 있습니다. 그러나, 과거의 실험
자료 중에는 상온 핵융합이라는 것도 있었으며, 아서 C 클라크와 같은 작
가는 뮤온을 촉매로 사용한 상온 핵융합의 가능성을 확실하게 믿고 있기
도 합니다.(여기서 발하는 상온 핵융합이란 과거에 반짝 뉴스에 나왔던 저
온 핵융합과는 다른 방식입니다.)

그러나, 이에 대해서는 아직 찬반 의견이 많은데다, 무엇보다 촉매의 물질
에 있어서 여러가지 문제가 있으므로, 고온 핵융합에 대해서 생각해 보자면.

고온 핵융합이란, 매우 높은 온도와 압력 상태에서 원자들이 융합되는 현상
을 이용한 것으로서 차세대 발전의 하나로서 연구되고 있습니다. 여러가지
이점이 있는데, 고온 핵융합은 우선 현재의 원자로, 즉 핵분열 발전과는 달리
우라늄과 같은 방사능 동위 원소들을 사용하지 않기 때문에 원료 자체가 안전
하며, 핵분열 발전 때와는 달리 방사능의 방출이 매우 적다는 점, 그리고 용기
가 파열되면 온도와 압력을 유지할 수 없기 때문에 핵융합 연상이 자동적으로
정지되어서 대참사가 발생할 우려가 적다는 점 등이 있습니다.

더욱이, 핵융합로에서는 플루토늄을 비롯한 방사능 동위 원소의 찌꺼기가 나
오지 않기 때문에 폐기물 문제도 거의 없다는 것이 더욱 매력적이기도 합니다.

다만, 고온 핵융합을 유지하기 위해서는 매우 어려운 조건들이 많이 필요합니
다. 수억도에 달하는 플라즈마 상태를 유지하는 것이 그 첫번째 조건인데, 이
런 조건을 갖추기 위해서는 고출력의 레이저를 한점에 집중하여 에너지를 공
급할 필요가 있습니다. 물론, 일단 작동하기만 하면 용기가 파열되지 않고 연
료가 지속적으로 공급되는한 온도는 유지됩니다.

다음으로 플라즈마가 바깥으로 나올 수 없도록 용기 내부에 강력한 전자장을
쳐 두어야만 한다는 것입니다. 이 전자장이 사라지면 일시적이지만 플라즈마
는 용기를 뚫고 나오게 되며(수억도의 온도에 견딜 수 있는 물질은 없습니다.)
주변에 심각한 피해를 줄 것입니다. 현재의 원자로만큼 치명적이지는 않더라
해도 역시 참사이긴 마찬가지겠지요.

플라즈마의 온도는 수억도에 달하지만, 전자장에 갖혀 내부에서만 돌아다니는
한,용기가 녹아내리거나 할 염려는 없습니다.(물론 용기에는 냉각 시스템을 갖
추어 두고 플라즈마에서 복사되는 열에 의해 용기의 온도가 상승하는 것을 막
습니다.)


또 다른 문제는 핵융합로의 연료로 쓸 물질이 지구상에는 의외로 많지 않다는
것입니다. 태양 내부의 핵융합은 현재 수소를 연료로 이루어지고 있습니다만,
인공적으로 만들어내는 핵융합의 경우 보다 결합이 쉽게 이루어지는 물질을 사
용할 필요가 있습니다.

그리하여, 원자가가 3인 트리튬이나 헬륨 3를 사용하게 마련입니다. 문제는 이
두가지 물질이 지구 상에는 그다지 많지 않아서 희귀한 물질이라는 점입니다.

트리튬은 원자가가 3인 수소로서 삼중수소라 불리는 물질입니다. 이 물질은 수
소 폭탄의 연료로서도 사용되는 물질이며 일반적인 상태에서 빛을 발하는 인광
성이 있어서 여러가지 용도에서 쓰이고 있죠. 다만, 지극히 비싼 물질이기 때문
에, 몇 그램에 수천만 정도에 달하므로 함부로 사용하기 어려운 물질이기도 합니
다.(참고로, 수소 폭탄이라 불리는 무기에는 원자가 1인 수소나 원자가 2의 리튬
은 들어가지 않습니다. 인간이 만든 가장 강력한 폭탄인 원자폭탄의 위력으로도
수소나 리튬에 대해서 핵융합을 일으킬 능력은 갖고 있지 못하며, 수소도, 리튬
도 모두 중성자를 잡아먹는 역할을 하는 것들이기 때문에 수소 폭탄에 이들 물질
이 들어가면 위력은 대폭적으로 감소하게 되고 맙니다. 때문에 비교적 수소 폭탄
에는 비교적 구하기 쉬운 수소나 리튬이 아니라 트리튬을 넣는 것이죠. 트리튬은
매우 불안정한 물질로서 오래지 않아 리튬으로 분해가 되므로 수소 폭탄은 정기
적인 점검이 필수적입니다.)

헬륨 3는 원자가가 3인 헬륨을 말합니다. 이 물질은 지구 상에 흔치 않은 기체인
헬륨 속에서도 지극히 드문 비율로 있기 때문에 구하기 어려운 물질입니다.폭탄
이 아닌 발전 목적으로 사용하는 경우 가장 가능성이 높은 핵융합 물질이지만,
아쉽게도 그 가격이 트리튬 이상에 달하기 때문에, 핵융합 연구에 투자되는 비용
의 증가에 기여(?)하고 있습니다.

하지만 만약 우주시대가 된다면 이러한 우려는 금방 사라지게 될 것입니다. 왜냐
하면, 헬륨 3는 가장 가까운 천체인 달에만 해도 지구상에서 거의 1000년쯤 쓸 수
있는 분량이 있다는 통계가 나와 있기 때문이죠.

달의 남극 지역 쪽에 소량이나마 물이 있다는 보고가 있으므로, 이를 활용한다면
달에서의 동력 문제는 매우 간단히 해결을 할 수 있을 겁니다.(물론, 달이라는 환
경에서는 태양광을 이용하는게 더욱 빨리 동력을 얻을 수 있는 길이겠지만.)

헬륨 3는 부피에 비해서 무게가 무겁지 않고 달에서 지구로 물자를 보내는데는 비
용이 적게 먹히므로 핵융합의 실용화에 있어 결정적인 역할을 하게 되지 않을까요?


물론, 아서 C 클라크경(그는 작위를 받은 사람입니다.)이 말하듯, 뮤온 촉매에 의한
상온 핵융합이 실용화된다면 이러한 문제는 모두 사라지게 될 것입니다. 상온 핵융
합에서는 수십 cm 이상의 두께를 가진 거대한 노심을 필요로 하지 않습니다. 냉각
이나 기타 여러가지 시스템들도 줄일 수 있으므로 엄청난 이득이라고 해야 겠지요.

그러나, 무엇보다도 중요한 것은, 상온 핵융합의 연료는 트리튬이나 헬륨 3가 아니라
바로 물이라는 점입니다. 물은 말 그대로 무한정 갖고 있는 재료입니다.(우주로 나간
다면 이게 반대가 되지만 여하튼 지구에서 나가는 목적에서는.)

인류가 물 부족을 겪게 될거라고 하지만,그것은 단지 지구 상에 있는 물의 3%도 되지
않는 담수를 쓸데 없이 낭비함으로서 벌어지는 자업 자득일 뿐이고, 인류가 생겨난 이
래 여러가지 이유로 사라져 버린 물의 양은 지구의 물의 양에 비하면 거의 0에 가까우
므로, 핵융합 연료로 쓴다고 해서 큰 문제가 생기지는 않을 겁니다.(더욱이 핵융합 시
스템이 현실화되면, 자유로운 원자 변환기가 개발되어 부족한 물질들을 마음대로 생산
하게 될지도 모릅니다. 그렇다면 금이건 다이아몬드 건, 재산으로서의 가치를 잃게 되
고 그들 자체의 공학적 성질 만이 이용되겠지요.(이론적으로 철과 금은 단지 양성자 몇
개, 전자 몇개의 차이 밖에 없으므로 철에 양성자 몇개를 쏘면 금이 만들어집니다.바로
현대의 연금술이라 할 수 있죠.)


핵융합의 미래, 과연 어떤 것이 될지는 모르겠지만, 적어도 지금으로서는 지금의 세계
보다는 더욱 나은 세계가 되지 않을까 합니다.