[SDG 7] 달에서 ‘방사성 폐기물 없는’ 핵융합 희귀 연료 캔다...美스타트업 파격 실험

(이미지= blackmoon.energy 홈페이지 제공)

[SDG7 지속가능 에너지] 핵융합 발전은 차세대 청정에너지로 주목받고 있지만, 연료 확보와 실제 상용화까지는 넘어야 할 과제가 많다. 특히, 발전 이후에 발생하는 방사성 폐기물 문제는 기존의 원자력 에너지 체계의 한계로 지적돼 왔다. 이에 따라 보다 안전하고 지속가능한 에너지원 확보를 위한 대안 모색이 전 세계적으로 확산되고 있다.

이 가운데 지구 내부를 벗어나, 달에서 차세대 에너지 자원을 찾으려는 움직임이 본격화되고 있다. 달에 축적된 희귀 연료를 활용해 핵융합의 연료 공급 문제를 해결하려는 시도가 등장하면서, 핵융합 상용화의 고질적 과제를 해결할 수 있을지에 관심이 쏠리고 있다.

미국의 민간 에너지 스타트업 '블랙 문 에너지 코퍼레이션(BMEC)'은 헬륨-3 생산 가능성을 평가하기 위해 로봇 기반의 달 탐사 임무를 추진하겠다고 지난 14일 발표했다. 이는 달 표면에 존재하는 헬륨-3을 채취해 지구로 공급하는 사업 전략을 제시한 것이다.

헬륨-3(³He)는 핵융합 연료 중에서도 주목받는 물질이다. 핵융합 과정에서 중성자를 거의 발생시키지 않아 방사성 폐기물이 사실상 없고, 온실가스를 배출하지 않는다는 점에서 친환경적이라는 평가를 받는다. 그러나 이는 지구 상에서 극히 희귀한 안정 동위원소(stable nuclide)로 분류되고 있다.

반면 수십억 년 동안 태양풍에 직접 노출돼 온 달에는, 태양풍에 포함된 헬륨-3가 표토에 축적된 것으로 알려져 있다. 달에 매장된 헬륨-3는 이론적으로 수천 년 동안 지구에 깨끗하고 안전한 에너지를 공급할 수 있는 잠재적 자원으로 거론된다. BMEC는 이 자원을 인류가 활용 가능한 에너지원으로 전환하는 데 초점을 맞추고 있다.

BMEC는 이번 프로젝트가 새로운 기술 개발이 아닌, 이미 검증된 기술의 "합이라는 점을 강"한다. 우주 비행 하드웨어는 아폴로 시대부터 50여 년간 축적된 기준과 요건이 존재하며, 로봇 굴착과 자원처리 기술 역시 해양과 북극 등 극한 환경에서의 에너지 산업 경험을 통해 검증돼 왔다는 것이다.

BMEC에 따르면 현재 달의 헬륨-3 매장량, 전면 개발(FFD)에 따른 경제성, 굴착 및 처리 메커니즘, 예비 설계 등 상당 부분의 연구가 이미 진행된 상태다. 이를 토대로 최대 두 차례의 로봇 달 탐사 임무를 수행해, 실제 사업 추진에 필요한 핵심 변수와 위험 요소를 선별할 계획이다.

이번 탐사에는 로봇 우주 탐사의 선구자로 꼽히는 제트추진연구소(JPL)와 캘리포니아 공과대학(Caltech)이 함께 참여한다. 발사부터 달 착륙, 표면 탐사 로버 운용, 과학 장비 탑재에 이르기까지 임무 전반에서 항공우주 산업의 주요 기관들과 협력해 안정성을 높일 전망이다.

BMEC는 헬륨-3의 첫 지구 공급 시점을 2033년 전후로 설정하고 있다. 다만 핵융합 발전소 구축 일정이 지연될 경우 수익성에 영향을 미칠 수 있다는 점도 함께 고려하고 있다. 이에 대해 헬륨-3가 안정 동위원소로서, 산소나 질소처럼 가압 탱크에 장기간 저장이 가능하다는 점은 일정 지연에 따른 부담을 일부 완화할 수 있는 요소로 언급된다.

또한 헬륨-3는 핵융합 외에도 ▲극저온 기술 ▲MRI와 같은 의료 영상 ▲고온 초전도 냉각 ▲양자 컴퓨팅 ▲핵 보안 검색과 폭발물 탐지 ▲삼중수소 생산 등 다양한 분야에서의 활용 가능성이 존재한다. BMEC는 이러한 부가 시장이 장기적으로 추가 수익 기회를 제공할 수 있다고 보고 있다.

달에서의 헬륨-3 채굴 구상은 아직 실험 단계에 가깝다. 다만 에너지 전환과 기후 대응, 우주 기술이 교차하는 지점에서 이번 시도는 새로운 방향성을 제시하고 있다는 평가를 받는다. 지구 밖 자원이 인류의 에너지 문제 해법으로 자리 잡을 수 있을지, 그 가능성을 두고 에너지 업계의 관심이 집중되고 있다.

SDG뉴스 = 석혜진 기자
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