1. 서 론

현대 사회는 석유나 전기와 같은 에너지원 없이 생활하기 힘들며, 산업경제발전과 더불어 필요한 에너지양은 매년 점점 증가하고 있다. 하지만 전 세계적으로 화석연료에 대한 높은 의존성을 나타내고 있으며 이는 지구온난화 문제와 같은 환경 문제와 더불어 화석연료의 고갈까지 얼마 남지 않음을 의미한다. 이에 전 세계적으로 화석연료 사용 감소에 대한 의무사항을 규정하고 배출량 감소를 위한 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다. 최근 화석 발전을 시작으로 원자력 발전까지 다양한 연료를 사용하고 있지만, 각각의 장점과 단점이 존재하고 있다. 특히 우리나라처럼 에너지 자원이 부족하거나 화석연료 및 원자력 에너지에 치중되어 있는 국가에서는 대체에너지 개발 및 미래사회를 위한 차세대 에너지원 개발이 필요하다. 현 정부의 에너지 정책 중 ‘탈 원전 정책’에 의하여 대체 가능한 신재생 에너지 확보가 시급한 문제로 지적되고 있다. 차세대 에너지원은 다음과 같은 조건을 가져야 한다.

1. 환경오염을 발생시키지 않아야 한다.
2. 폭발과 같은 돌발사고 등으로 위험성이 없어야 한다.
3. 자원의 한계성이 없어야 한다.
4. 높은 효율로 인한 충분한 에너지양을 확보할 수 있어야 한다.

이러한 조건에 맞는 에너지원으로는 태양 에너지, 풍력 에너지, 지열 에너지와 같이 자연을 이용한 에너지로써 우리나라와 같이 산지가 많거나 국토에 비해 인구밀도가 높은 국가에서는 대용량 에너지 생산이 가능한 신재생 에너지가 적합한 실정이다. 이를 해결하기 위하여 최근 핵융합 에너지가 높은 관심을 보이고 있으며, 이는 태양처럼 무한한 에너지 생산이 가능하며, 원자력과 같이 대용량 에너지 생산이 가능한 장점으로 각광받고 있다.

핵융합은 가벼운 원자핵들이 높은 온도에서 충돌하여 결합하는 반응을 나타낸다. 즉, 핵융합은 가벼운 두개의 원자핵이 만나 하나의 무거운 원자핵을 형성하는 현상을 나타내며, 이때 발생되는 에너지를 핵융합 에너지라고 한다. 예를 들어 태양에서의 반응으로 인한 에너지 생산이나 우주 공간에서의 행성 소멸로 인한 높은 에너지로 새로운 물질이 생성되는 반응 등이 이에 해당된다. 이는 원자력 발전과 같이 무거운 원자핵이 중성자와 충돌하여 분열되면서 에너지를 발생하는 핵분열과 반대의 개념이다.

핵융합 반응이 일어나기 위해서는 매우 높은 온도와 가벼운 원자로부터 전자가 떨어지게 하는 큰 에너지가 필요하다. 핵융합 에너지 발생을 위한 연료로 수소가 사용된다. 수소는 지구의 3분의 2를 구성하고 있는 물의 주요 원소이며, 방사성 물질이 아니기 때문에 환경 문제를 걱정할 필요가 없다. 수소 동위체로 중수소와 삼중수소가 존재하면, 핵융합 반응에서는 중수소와 삼중수소를 연료로 사용하며, 이들의 이온화 및 플라즈마 상태에서 핵융합 반응이 일어나게 된다. 핵융합은 고온(약 1억도)의 플라즈마를 자기장을 이용하여 토카막이라 불리는 장치에 가두어 중수소와 삼중수소가 고에너지로 충돌 후 안정한 헬륨분자 및 중성자, 열에너지를 생성하게 되어 전기에너지를 생성하게 된다.

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