수소에너지 시대의 궁극적인 목표는 무엇일까? 우리가 사용하는 거의 모든 에너지는 과거에도 그랬고, 현재에도 그렇지만 태양에서 나오는 에너지에 의존한다. 화석연료는 태양에너지가 오랜 기간 농축된 에너지 형태로, 연소를 통해 열과 빛을 만들어주는 에너지원이다. 재생에너지인 태양광 역시 태양의 복사열에 의해 발생한 에너지원이다. 한마디로 태양빛은 지구에 있어서 가장 큰 에너지의 원천이 된다. 그러나 인류가 개발한 에너지는 한계가 있다. 무한히 늘어나는 에너지 수요를 극복하는 가장 이상적인 방법은 태양과 같은 방법으로 에너지를 만드는 것이다. 바로 수소 핵융합, 인공 태양이다.
태양 중심에는 아주 높은 압력과 온도에서 4개의 수소(H2) 원자핵이 충돌하면서 헬리움(He) 원자핵이 생성된다. 이때 질량 감소분만큼 에너지가 생성되는데 초당 엄청난 횟수로 일어난다. 이렇게 생성된 태양에너지는 5억분의 1 정도가 지구에 도달하고, 그의 반 정도를 지구 생명체들이 이용하게 된다. 만약 인류가 핵융합할 수 있는 기구를 만들고, 이를 잘 관리할 수만 있다면 에너지 문제해결이 가능한 것이다. 수소 1g을 헬리움으로 바꾸면, 1g 다이너마이트 폭약의 수억 배, 우라늄 1g 핵융합 에너지의 8배를 얻을 수 있다. 지구의 바다는 마르지 않는 수소의 근원이고, 또한 핵융합에 유리한 중수소를 충분하게 얻을 수 있는 곳이다.
그러나 우리가 핵융합 인공 태양을 만들려면 태양의 중심과 같은 수천만 도의 높은 고열과 압력에서 핵융합이 일어나도록 만들어주어야 한다. 전 세계 과학자들은 이러한 분위기를 만들어주는 일명 토카막(러시아어로 도넛을 의미)이라는 설비를 개발하여 시험하고 있다. 미국, 러시아, 일본, 중국을 포함한 전 세계 과학자들이 협력하여 ‘국제핵융합시험로’(ITER)를 건설하는 사업도 진행되고 있으며, 우리나라도 ‘국가핵융합연구소’가 참여하고 있고 많은 성과를 내고 있다.
인류는 증기기관, 전기, 재생에너지를 중심으로 에너지 문제를 해결해왔고, 앞으로도 수소에너지를 중심으로 해결해 갈 수 있다고 확신한다. 그러나 끝없는 에너지의 소비가 계속된다면 결국 그 해결책은 인공 태양이 될 수도 있다. 쉽지 않은 인류의 도전이 될 것이다. 임희천 (주)넬코리아 고문·수소산업협회 기술부회장