미국 정부가 ‘인공태양’으로 불리는 핵융합 발전 실현에 필요한 첫 관문에 도달했다.

제니퍼 그랜홈 미국 에너지부 장관은 13일(현지시간) ‘로런스 리버모어 국립연구소’(LLNL)에 있는 핵융합 연구 시설 ‘국립점화시설’(NIF) 연구팀이 지난 5일 핵융합 ‘점화’에 처음으로 성공했다고 밝혔다.

핵융합 점화는 핵융합을 일으키기 위해 투입한 에너지보다 더 많은 에너지를 핵융합 반응으로 생산하는 것을 뜻한다.

점화에 성공하면 에너지를 추가로 투입하지 않더라도 핵융합 반응이 지속적으로 연쇄적으로 일어날 수 있기 때문에 핵융합 연구의 중대한 이정표로 평가된다.

핵융합이 일어나려면 수소의 원자핵과 전자가 분리된 상태인 플라스마를 만든 뒤 이를 초고압·초고온으로 가열해 원자핵 융합이 일어나도록 해야 한다.

NIF는 중수소와 삼중수소가 들어 있는 BB탄 크기의 금속 캡슐에 강력한 레이저를 쏴 내부를 초고압 초고온 상태로 만들어 핵융합을 일으키는 ‘관성 가둠 핵융합’(Inertia Confinement Fusion) 방식을 연구해왔다. NIF 연구팀은 지난 5일 실험에서 2.05메가줄(MJ)의 에너지를 투입해 3.15MJ의 핵융합 에너지를 얻어냈다.

미 에너지부는 이 실험으로 관성 가둠 핵융합의 가장 근본적인 과학적 근거를 입증했다고 설명했다.

킴벌리 부딜 LLNL 연구소장은 “실험실 환경에서조차 캡슐을 점화하지 못하면 관성 가둠 방식을 활용한 핵융합 발전을 기대할 수 없다”며 “우리는 매우 오랫동안 이 근본적인 첫 발걸음을 내딛지 못해 핵융합 연구에 진전이 없었다”고 설명했다.

그러나 안정적인 핵융합 발전으로 가는 길에는 여전히 넘어야 할 장애물이 많다. 핵융합에 필요한 레이저 장비는 상업 발전소에서 사용하기에는 너무 크고 비싸다. 또 최초에 에너지를 공급한 뒤 추가적인 에너지 투입 없이 핵융합 반응이 연쇄적으로 일어나야 하는데 NIF 시설에서는 한 번에 한 건의 핵융합 반응만 가능하다.

부딜 연구소장은 “이번에는 한 번에 하나의 캡슐을 점화했지만 상업적으로 핵융합 에너지를 생산하려면 1분 이내에 더 많은 점화가 일어나야 한다”며 “기반 기술 연구에 노력과 투자를 집중하면 몇십 년 내에 발전소를 지을 수 있을 것”이라고 말했다.