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201510.06

[핵융합 연구의 출발점] 가능성의 발견

시스템 관리자   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/nuclear-fusion/418

  

 

세계 주요 국가들은 환경문제와 에너지 위기를 극복하고, 차세대 에너지 주도권을 확보하기 위해 핵융합에너지 개발에 적극적으로 나서고 있죠. 미국 등 선진국은 지난 40여 년 동안 다양한 방법을 통해 핵융합에너지의 경제적인 활용 가능성을 검증해 왔습니다.

 

그렇다면 지금의 핵융합 연구는 언제부터 시작되었을까요? 핵융합은 플라즈마 연구로부터 시작되었는데요. 핵융합 연구의 출발점이라고 할 수 있는 19세기 후반으로 떠나보겠습니다!

 

 

[플라즈마 연구로부터 시작한 핵융합]

 

핵융합 연구는 19세기 후반 플라즈마 연구로부터 시작되었습니다. 19세기 플라즈마 연구는 기체방전의 실험 형태로 이루어졌는데요. 당시 영국과 독일의 과학자들은 유리관에 높은 전압을 걸어 반응하는 기체의 방전과 그 특성을 연구하였습니다. 이를 통해 기체방전으로 음극선이라 불리는 빛줄기가 형성된다는 것과 음극선이 자기장에 영향을 받는다는 점을 밝혀내었습니다.  

[물질의 네 번째 상태, ‘플라즈마’라는 이름을 얻다!]

 

영국의 물리학자이자 화학자인 윌리엄 크룩스는 1879년 영국 왕립학회 발표를 통해 음극선을 고체, 액체, 기체도 아닌 ‘물질의 제4상태’라 불렀습니다. 플라즈마에 대한 포괄적 정의의 시작이었죠. 이후 1928년 미국의 물리학자 어빙 랭뮤어가 전기 방전에 의해 생긴 이온화된 기체를 플라즈마로 부르면서 공식적인 이름을 얻게 되었습니다.

 

[핵융합에너지의 획득 가능성이 나타난 20세기]

 

핵융합에너지의 획득 가능성은 20세기에 나타나기 시작했는데요. 1905년 아인슈타인의 특수상대성 이론 발표가 전환점이 되었습니다. 앳킨슨과 회터만은 특수상대성 이론 등장 이후 가벼운 원자핵들의 질량 차이를 질량에너지 등가법칙을 적용해 계산하였는데요. 그 결과, 물질의 변화 과정에서 엄청난 에너지가 발생한다는 것을 확인하였습니다. 이것이 바로 태양과 별의 에너지원일 것이라고 두 사람은 주장하였죠.

 

그 이후 독일의 천문물리학자 한스 베테는 1939년 태양에너지의 원천이 핵융합에 의한 것이라고 확인하였는데요. 베테는 4개의 수소 원자핵이 1개의 헬륨 원자핵으로 융합되면서 태양에너지를 생성한다고 주장하였습니다. 이 주장을 통해 핵융합에너지 획득 가능성을 확인하였습니다. 베테의 주장 이후, 1951년부터 핵융합 연구가 본격적으로 진행되었습니다.

 

이처럼 핵융합 연구는 플라즈마 연구에서 시작해 한스 베테가 핵융합에너지 획득 가능성을 확인하면서 본격적으로 시작되었는데요. 20세기는 핵융합 연구가 지금에 도달하기 위한 소중한 출발점이라고 할 수 있습니다. 국가핵융합연구소도 이 소중한 출발점을 기억하고 목표지점을 향해 연구를 이어 나가겠습니다.

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