'핵융합발전 핵심연료' 중수소를 쉽고 싸게 얻는다

녹색으로 표시된 D₂가 중수소, 빨간색으로 표시된 H₂가 수소다. 저온에서는 개구가 닫혀 있다가, 온도가 올라가면서 개구가 열려 기공(방)안으로 중수소가 들어가는 모습을 형상화했다. 연구재단 제공

[파이낸셜뉴스] '인공태양'이라 불리는 핵융합발전의 핵심연료인 중수소를 보다 경제적으로 얻을 수 있는 실마리가 나왔다.

한국연구재단은 오현철 경남과기대 교수, 최경민 숙명여대 교수와 독일 막스플랑크연구소의 마이클 허셔 박사 공동연구팀이 영하 170도에서도 중수소 분리가 가능한 시스템을 개발했다고 한국연구재단이 16일 밝혔다.

연구진은 "지금까지 발표된 중수소 분리 연구 중 가장 높은 온도에서 중수소를 성공적으로 분리해 실제 산업에서의 응용 가능성을 실험적으로 입증했다"고 말했다.

중수소는 수소에 중성자가 하나 더 있는 수소다. 중수소는 미래 에너지원으로 꼽히는 핵융합 발전의 핵심연료이자 원자력발전과 연구용 장비 등에 쓰이는 대체 불가능한 자원이다.

하지만 지구상에 존재하는 중수소는 전체 수소 중 0.016%에 불과하다.

기존에는 중수소를 얻기 위해 절대온도 근처인 영하 250도 환경을 만들어야 했다. 극저온 환경을 만드려면 리터당 3만원에 달하는 고가의 액체헬륨을 사용한다. 연구진이 개발한 시스템을 사용하면 영하 170도에서도 중수소를 얻을 수 있다.

리터당 600원인 액체질소를 이용해도 중수소를 얻을 수 있는 환경을 만들 수 있어 기존 기술보다도 훨씬 경제적이다. 연구팀은 극저온에서는 닫혀 있다 온도가 올라가면서 서서히 열리는 미세 구멍을 가진 다공성 물질을 이용해 더 무거운 중수소만 고온에서 기공을 통해 분리되도록 했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 및 해외대형연구시설활용연구지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 미국화학회지 'JACS'에 11월 21일 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자