스웨덴 노바트론, 혁신적 핵융합로 설계로 '플라즈마 안정성' 난제 극복

스웨덴의 민간 핵융합 에너지 기업 노바트론(Novatron)이 혁신적인 축대칭 탠덤 미러(Axisymmetric Tandem Mirror-ATM) 기술을 공개하며 핵융합 에너지 상용화에 한 걸음 더 다가섰다고 인터레스팅엔지니어링이 1일(현지시각) 보도했다.

이 기술은 자기 거울과 바이코닉 커스프(Biconic cusp)를 결합하여 안정적인 플라즈마 밀폐를 가능하게 함으로써 핵융합 발전의 핵심 과제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.
ATM 기술은 핵융합 에너지 생산을 위한 플라즈마 밀폐 방식 중 하나다. 핵융합은 초고온 플라즈마 상태에서 가벼운 원자핵들이 융합하여 무거운 원자핵으로 변환되는 과정에서 막대한 에너지를 방출하는 현상이다.


핵융합은 태양에서 일어나는 것과 같은 원리로, 가벼운 원자핵들이 합쳐져 무거운 원자핵이 되면서 엄청난 에너지를 방출하는 현상이다.
이 에너지를 지구에서 활용할 수 있다면, 깨끗하고 안전하며 무한한 에너지원을 확보할 수 있게 된다. 그러나 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 1억℃ 이상의 초고온 플라즈마 상태를 유지해야 하는데, 이를 안정적으로 가두는 것이 가장 큰 난제였다.

기존의 자기 거울 방식은 강력한 자기장을 이용해 플라즈마를 가두는 방식으로, 비용이 저렴하고 연료 공급이 쉽다는 장점이 있었다. 하지만 플라즈마가 불안정해지기 쉽고 밀폐 시간이 짧다는 한계가 있었다. 노바트론은 이러한 문제를 해결하기 위해 자기 거울과 바이코닉 커스프를 결합한 ATM 기술을 개발했다.


바이코닉 커스프는 플라즈마의 안정성을 높이는 기술이다. 자기 거울만으로는 플라즈마가 불안정해져 쉽게 흩어지지만, 바이코닉 커스프를 추가하면 플라즈마를 안정적으로 유지할 수 있다. 노바트론의 ATM 기술은 이 두 가지 기술을 결합하여 플라즈마의 밀폐성과 안정성을 동시에 확보했다.

노바트론 측은 "ATM 기술을 통해 초고온 플라즈마는 반응기 중앙에서 본질적으로 안정적인 평형에 도달하려고 노력하여 지속적으로 작동할 수 있는 안정적인 프로세스를 생성한다"고 설명했다.


노바트론은 ATM 기술의 성능을 검증하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 수행했다. 워프엑스 (WarpX) 플랫폼을 사용한 시뮬레이션 결과, ATM의 안정성이 확인되었으며 에너지 밀폐 시간이 기존 자기 거울 방식에 비해 100배 향상된 것으로 나타났다.


노바트론은 ATM 기술을 바탕으로 4단계에 걸쳐 상업용 핵융합 발전소를 개발할 계획이다. 최종 목표는 에너지 그리드에 전력을 공급할 수 있는 상업용 핵융합 발전소를 설계하는 것이다.


노바트론의 ATM 기술은 핵융합 에너지 상용화를 앞당길 수 있는 혁신적인 기술로 평가받고 있다. 플라즈마 안정성 문제를 해결함으로써 핵융합 발전의 가장 큰 난제를 극복할 수 있는 가능성을 제시했기 때문이다.

노바트론의 기술이 성공적으로 상용화된다면, 인류는 깨끗하고 안전하며 무한한 에너지원을 확보할 수 있게 된다. 이는 기후 변화 문제 해결과 지속 가능한 에너지 시스템 구축에 크게 기여할 것으로 기대된다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com