핵융합 연료로 쓰이는 중수소와 삼중수소 중 바닷물에서 무한하게 얻을 수 있는 중수소와 달리 삼중수소는 자연적으로 거의 존재하지 않는 희귀 물질이다. 이에 핵융합 발전에서는 핵융합의 결과물인 중성자와 리튬이 함유된 삼중수소 증식재의 핵반응을 이용해 삼중수소를 자가생산하는 방법을 사용하게 된다.
핵융합연 국제핵융합실험로(ITER) 한국사업단 박이현 박사의 주도로 개발된 삼중수소 증식재 생산 기술은 리튬 티타늄 산화물인 Li2TiO3를 이용, 직경 1㎜의 볼 형태인 고체형 삼중수소 증식재를 제작하는 기술로 국내 중소기업 IVT와 함께 연간 50㎏ 이상의 대량 생산이 가능한 제조 시스템을 구축했다.
이같은 삼중수소 증식재 생산에 대한 연구는 EU, 일본, 중국 등 ITER 개발 사업에 참여하고 있는 국가들을 중심으로 수행되고 있지만, 균일한 특성을 가지는 고체형 증식재의 대량생산 기술은 이번이 처음이다.
기존 알려진 세라믹 볼 생산 방식은 볼 크기 및 불순물 생성 등의 제약이 있어 리튬 티타늄 산화물을 이용한 핵융합로용 증식재 생산 방식에 적용이 어렵다는 한계가 있었다.
개발된 삼중수소 증식재는 ITER에 참여하고 있는 다른 국가들에서 제조된 제품과 비교 형상 및 기계적인 특성의 균일성이 가장 우수한 것으로 평가받았다.
또한 일본 및 다른 나라에서 개발된 방법과 달리 아세톤 및 알코올 계열의 유기용매를 사용하지 않아 친환경적이며, 산업체에서의 기술 활용에 용이한 것이 특징이다.
현재 리튬 티타늄 산화물 삼중수소 증식재의 수입 비용은 1kg 당 3,000만원 가량으로 형성돼 있어, 해외 핵융합 연구 국가에 수출 가능성도 예상할 수 있다.
김기만 핵융합연 소장은 “삼중수소 증식재 대량 생산기술의 개발로 우리나라는 향후 ITER 실험에 필요한 삼중수소 증식재를 해외에서 수입하지 않고 자체 생산할 수 있게 됐다”면서 “핵융합 상용화 기술 확보를 위해 지속적으로 연구를 이어 나가겠다”고 밝혔다.
이번 삼중수소 증식재 대용량 생산 기술 개발과 관련한 논문은 핵융합 분야 국제 전문 학술지인 ‘퓨전 엔지니어링 앤 디자인’ 11월호에 소개될 예정이다.
대덕=구본혁기자 nbgkoo@sedaily.com
