핵융합 발전이 인류를 구원하는 것은 아니다

원자로의 상식을 뒤집을까

세계 제일의 규모를 자랑하는 핵융합 실험로 'ITER'의 건설이 드디어 시작되었습니다.

지금까지의 원자로는 원자 폭탄에 사용된 것과 같은 '핵분열'에서 에너지를 만들어 내고 있었기 때문에, 상응하는 위험이 존재했습니다. 한편, ITER는 원자로이면서도 '핵융합 반응'을 이용하여 에너지를 만들어내는 완전히 새로운 방식. 만약 ITER가 성공한다면 인류는 화석 연료를 태우거나 핵폐기물의 처리에 고생하지 않고도 안정적인 에너지원을 손에 넣을 수 있을 것입니다.

ITER는 과연 인류의 기대에 부응할 것인가

하지만 핵융합만으로는 인류는 구원받지 못한 것이라고 Gizmodo US의 Yessenia Funes 기자는 지적하고 있습니다. 왜냐하면 지구 환경을 지키면서도 인류가 지속적으로 발전해 나가기에는 기술뿐만 아니라 우리 개개인의 행동 변화가 필수적이기 때문입니다.

핵융합 기술의 이점, 그리고 그 뜻밖의 함정에 대해서 Funes 기자가 깊이 파고들었습니다.

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프랑스 남부의 생폴레 듀란스.

이 땅에 놓인 핵융합 실험로 'ITER'의 건설 사이트에서 드디어 조립을 시작했습니다.

ITER는 일본 · EU · 미국 · 러시아 · 한국 · 중국 · 인도 등 7개국에 걸쳐 운영하고 있는 초대형 국제 프로젝트로, 2025년의 운전 개시를 목표로 하고 있습니다. 'International Thermonuclear Experimental Reactor'의 약자로, 라틴어로는 '길'도 의미하고 있다고 하며, 양자과학기술 연구 개발기구에 따르면 '핵융합 실용화의 길 - 지구를 위한 국제 협력의 길'이라는 소망도 담겨있다고 합니다.

ITER가 개척하는 길. 그것은 석유와 핵분열에 의지하지 않는 미래입니다.

핵분열과 핵융합의 차이

국제원자력기구에 따르면, 지금 세계에서 가동 중인 원자로는 450기. 그 모두가 핵분열 반응에서 에너지를 추출합니다. 한편, ITER은 별이 빛을 만들어내는 핵융합 반응을 목표로 하고 있습니다.

같은 '원자력'임에도 차이는 커서, 과학자들은 수년 동안 핵융합 반응을 지구 상에서 재현하려고 시도했습니다. ITER는 이 시도를 처음으로 대형화한 것입니다.

"핵분열과 핵융합의 차이점 중 하나는, 핵분열 원자로는 개발을 시작하여 몇 년 후에 실현할 수 있었는데 반해, 핵융합 원자로는 60년 이상 지난 지금도 실현하지 못하고 있다는 점이 여실히 말해주고 있습니다."

ITER에 종사해 온 Eugenio Schuster 교수(미국 리하이대학)은 이렇게 설명하고 있습니다. 핵융합 쪽이 훨씬 더 기술적으로 어려운 것입니다.

핵분열 반응의 위험

그러나 조기에 실용화된 핵분열 쪽은 불행히도 안전성 면에서의 과제가 산적해 있습니다 .

핵분열은 우라늄이나 플루토늄 등의 방사성 원소에 중성자를 부딪쳐 핵분열의 연쇄를 일으켜 막대한 에너지를 방출합니다. 이 반응을 제어하면서 실행하는 것이 원자로이고 순간적으로 방출하는 것이 원자폭탄입니다.

원자폭탄이 빚어낸 참극은 말할 것도 없고, 원자로도 멜트다운 위험의 수반 외에도 대량의 방사성 폐기물을 처리해야 하는 문제도 안고 있습니다.

또한, 핵분열 반응에 사용되는 우라늄의 채굴이 환경 문제를 초래하고 있는 사례도 있습니다. 미국에서는 우라늄의 채굴로 나바호 족의 땅을 오염시켜 건강 피해를 가져오고 있다고 합니다.

"우라늄 오염이 나바호 같은 미국 원주민 지역 사회에 미치는 피해는 심각합니다"라고 말하는 환경보호단체 Diné CARE의 사무국장 Carol Davis 씨. "우라늄에 오염된 식수가 방치되어 있고, 나바호의 사람들은 그 물을 마시고 사용할 수밖에 없습니다."

미국에서만도 9만톤의 핵쓰레기가 갈 곳을 잃어 헤매고 있는 지금, 건강 피해와 환경 오염을 초래하는 핵분열 반응에 회의적인 시선을 가지고 있는 사람은 많고, Davis 씨도 그중 한 사람입니다. 대량의 방사선 물질을 퍼뜨리는 위험 외에도 풍력이나 태양광 등의 신재생에너지 기술에 소요되는 시간과 자금을 빼앗고 있다는 엄격한 견해를 숨기지 않습니다.

핵융합 반응의 장점

핵융합은 그 이름대로 가벼운 원자핵들이 융합하여 더 무거운 원자핵으로 변하는 반응을 통해 융합했을 때 큰 에너지를 만들어냅니다. 핵융합은 별의 중심핵에서 만들어지는 에너지의 근원으로. 태양은 핵융합 반응이 일어났을 때 생성되는 막대한 에너지에 의해 빛나고 있습니다.

별의 중심에서 일어나는 현상을 지구 상에서 재현하려면, 1억 5000만 도라는 초고온 환경이 필요합니다. 물질을 1만 도 이상으로 가열하면 '플라즈마'라고 불리는 제4의 상태가 되어 원자핵과 전자가 뿔뿔이 흩어지게 됩니다. 1억 도 이상으로 가열하면 원자핵이 빠르게 날아다니게 됩니다. 이 상태에서 원자핵끼리 엄청난 속도로 충돌하고 합체하여 더 무거운 원자핵으로 바뀌는 ── 즉, 핵융합이 일어나는 것입니다.

일억 도로 가열된 플라즈마라고 들으면 매우 위험한 느낌이 있지만, 이 플라즈마는 초전도 자석에 의해 도넛형의 장비에 갇히기 때문에 외부에 누출될 염려는 없다고 합니다. 핵융합 반응은 원자로가 멜트다운될 위험이 없고 우라늄을 필요로 하지 않으며(필요한 것은 물과 리튬) 지구온난화 가스를 직접적으로 배출하지 않습니다.

"온실가스를 배출하지 않는다는 관점에서 보면 재생에너지와 같은 장점이 있고 동시에 같은 에너지량을 일으키기 위해 필요한 면적은 훨씬 작습니다. 또한 지금까지의 원자로처럼 반감 기간이 긴 방사성 폐기물과 원전 사고가 발생할 염려가 없습니다." (Schuster 교수)

ITER는 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소(트리튬)를 핵반응시킵니다. 중수소는 바닷물 속에 자연스럽게 존재하고 있는 것을 사용해, 삼중 수소는 자연에 존재하는 양이 적기 때문에 리튬으로 만들어냅니다. 핵융합 반응에 필요한 리튬과 물(해수)의 양은 채굴 산업 등에 비하면 미미해. ITER가 연간 소비하는 연료의 총량은 겨우 250킬로그램라고 합니다 . 게다가 Schuster 교수의 지적에 따르면, 중수소를 꺼낸 해수는 대부분이 바다로 되돌려져 환경에 미치는 영향은 상대적으로 작다고 합니다.

핵융합의 함정

ITER에 대한 우려는 환경 부하가 아니라 오히려 안전성입니다.

프린스턴 대학 조교로 ITER에 참여하는 Egemen Kolemen 씨는 "핵분열 반응과는 다르지만, 핵융합 반응 역시 핵반응입니다. 따라서 소량이지만 핵쓰레기가 생기는 것은 피할 수 없습니다"라고 지적하고 있습니다. 그리고 핵쓰레기가 발생할 때마다 그 쓰레기의 부담을 둘러싸고 불평등이 일어납니다.

"핵융합로에 관해서는 믿을 수 없는 이점이 선전되고 있어 경계해야 하며, 동시에 비용면에도 제대로 눈을 돌려 누가 그 영향을 받는지를 조사해야 합니다"고 경고하는 목소리를 내는 환경보호 단체 Diné CARE에서 활동하는 Leona Morgan 씨. "우리는 지금까지 원자로를 둘러싸고 인권 침해와 환경 오염 등의 문제를 목격해 왔습니다. 우선은 이 문제에서 배우고 교훈을 살리는 것이 중요합니다."

그러기 위해서는 핵융합로를 만들기 전에 먼저 핵쓰레기를 어떻게 처리할 것인지를 공정하게 결정하지 않으면 안됩니다. 미국의 과거를 뒤돌아보면, 핵쓰레기 문제가 소수 민족과 저소득층 커뮤니티에 너무 무거운 부담을 강요해온 것은 부인할 수 없기 때문입니다.

핵융합은 인류를 구원하지 못한다

지금 ITER는 지속 가능한 인류의 발전을 지원하는 새로운 에너지원으로 큰 주목을 받고 있습니다. 아직 실험단계이지만, ITER가 성공하면 석유 연료에 의지하지 않는 발전이 가능하게 되어, 지구온난화에 제동을 걸 수 있을지도 모르고, 핵분열 원자로와도 이별할 수 있을지도 모릅니다.

하지만 잊지 말아야 할 것은, 핵융합은 기술에 불과하며 기술만으로는 인류는 구원되지 않는다는 것입니다. 아무리 완벽한 에너지원을 개발한다고 해도 그것만으로는 변화하지 않습니다.

지구온난화를 멈추려는 우리 각자의 행동 변화가 핵심입니다 . 온난화가스의 배출을 줄이기 위해 깨끗한 에너지원을 개발하는 동시에 소비를 줄이고 에너지를 낭비하지 않는 새로운 생활 양식을 습관화하지 않으면 의미가 없습니다.

게다가, 원래 온난화가스 배출량을 줄이기 위해 취약 계층인 마이너리티에 엉뚱한 비용을 지불하게 한다면 본말전도입니다.

핵융합에 필요한 리튬은 주로 아르헨티나와 칠레에서 채굴됩니다. 현지에 사는 원주민들 사이에선 채굴에 필요한 대량의 수자원 및 토양 오염에 대한 우려가 높아지고 있습니다.

지구온난화가 진행되면 연못이나 하천은 점차 말라 지하수가 고갈되고, 물은 점점 희귀해질 것입니다. 평화 목적의 핵융합 에너지조차도 큰 비용을 안고 있는 것입니다.

출처 참조 번역
核融合は人類を救うわけじゃない
https://www.gizmodo.jp/2020/08/nuclear-fusion-will-not-save-us.html#cxrecs_s

核融合は人類を救うわけじゃない