Steven Cowley: Fusion is energy's future

번역: Hyun-Tae Kim 검토: Sanghoon Lee

The key question is, "When are we going to get fusion?"

핵심 질문입니다. "핵융합은 과연 언제 실현될까요?"

It's really been a long time since we've known about fusion.

우리가 핵융합 반응에 대해 알게 된 것은 꽤 오래되었습니다.

We've known about fusion since 1920,

인류는 아서 스탠리 에딩턴 경과

when Sir Arthur Stanley Eddington

영국과학진흥협회(BAAS)가

and the British Association for the Advancement of Science

태양이 빛을 발산하는 원인이 핵융합이라고 추측했던

conjectured that that's why the sun shines.

1920년부터 핵융합의 존재를 알고 있었습니다.

I've always been very worried about resource.

저는 오래 전부터 자원에 대해서 걱정이 많았습니다.

I don't know about you, but

여러분은 어떤지 모르겠습니다만,

when my mother gave me food,

전 어머니가 먹을 걸 주시면

I always sorted the ones I disliked

항상 싫어하는 것부터 좋아하는 것까지

from the ones I liked.

정렬해놓곤 했습니다.

And I ate the disliked ones first,

그리곤 싫어하는 걸 먼저 먹었는데,

because the ones you like, you want to save.

좋아하는 걸 아껴놓고 싶은 심리랄까요.

And as a child you're always worried about resource.

마치 어린이처럼, 항상 자원에 대해 걱정하고 있죠.

And once it was sort of explained to me

그리고 우리가 얼마나 빨리

how fast we were using up the world's resources,

전 세계의 자원을 소진하고 있었는지 알게 되었을 때,

I got very upset,

매우 화가 났었는데,

about as upset as I did when I realized

마치 태양이 지구를 삼킬 때까지

that the Earth will only last about five billion years

50억 년밖에 남지 않았다는 것을

before it's swallowed by the sun.

알았을 때처럼 화가 났었죠.

Big events in my life,

제 인생에선 엄청난 일이었습니다.

a strange child.

괴짜였죠.

(Laughter)

(웃음)

Energy, at the moment, is dominated by resource.

현재, 에너지는 자원이 지배하고 있습니다.

The countries that make a lot of money out of energy

에너지로 돈을 버는 나라들은

have something underneath them.

지하에 많은 자원을 갖고 있습니다.

Coal-powered industrial revolution in this country --

영국에서 산업혁명을 일으켰던 석탄,

oil, gas, sorry.

석유, 가스(!), 죄송합니다.

(Laughter)

(웃음)

Gas, I'm probably the only person

가스, 아마도 저는 푸틴 씨가

who really enjoys it when Mister Putin

가스 공급을 끊어버리는 걸 즐긴

turns off the gas tap, because my budget goes up.

유일한 사람일 것 같은데, 예산이 증액되기 때문이죠.

We're really dominated now

현재 우리는 정말로 우리가 점점 더 빠르게 소비하고 있는

by those things that we're using up faster and faster and faster.

이런 자원에 지배를 받고 있습니다.

And as we try to lift billions of people out of poverty

우리는 제 3 세계와 개발도상국에서 수십억 명을

in the Third World, in the developing world,

빈곤으로부터 구제하려고 애를 쓰는 가운데,

we're using energy faster and faster.

에너지를 점차 더 빠르게 소비하고 있습니다.

And those resources are going away.

그리고 그 자원들은 사라져 갑니다.

And the way we'll make energy in the future

앞으로 에너지는

is not from resource,

자원에서 나오는 것이 아니라

it's really from knowledge.

지식에서 나올 것입니다.

If you look 50 years into the future,

앞으로 50년 후를 내다볼 경우,

the way we probably will be making energy

우리가 에너지를 만드는 방법은

is probably one of these three,

다음 세 가지 중 하나일 겁니다.

with some wind, with some other things,

풍력이나, 그 외 다른 것들을 보조 에너지원으로 쓰겠지만

but these are going to be the base load energy drivers.

이 세 가지가 근본적인 대용량 에너지원이 될 겁니다.

Solar can do it, and we certainly have to develop solar.

태양광 발전도 좋습니다. 반드시 개발해야 하는 것 중 하나입니다.

But we have a lot of knowledge to gain before we can make solar

하지만 태양광 발전을 전 세계의 기반 에너지원으로 쓰려면

the base load energy supply for the world.

아직 연구해야 할 것들이 너무 많습니다.

Fission.

핵분열.

Our government is going to put in six new nuclear power stations.

영국은 6개의 새로운 원자력발전소를 가동할 예정입니다.

They're going to put in six new nuclear power stations,

새로운 원자력 발전소 6기를 가동할 것이고

and probably more after that.

이후에도 더 늘어나겠죠.

China is building nuclear power stations. Everybody is.

중국을 비롯해 모두 원자력발전소를 짓고 있습니다.

Because they know that that is one sure way

그것이 탄소를 배출하지 않는 단 한 가지

to do carbon-free energy.

해결책이라는 걸 알고 있기 때문입니다.

But if you wanted to know what the perfect energy source is,

하지만 정말 완벽한 에너지원이란 무엇일까요?

the perfect energy source is one

완벽한 에너지원이라고 한다면,

that doesn't take up much space,

공간을 많이 차지하지 않고,

has a virtually inexhaustible supply,

사실상 고갈되지 않으며,

is safe, doesn't put any carbon into the atmosphere,

안전하고, 탄소를 대기 중에 방출하지 않고,

doesn't leave any long-lived radioactive waste:

반감기가 긴 방사성 폐기물을 남기지도 않아야 합니다.

it's fusion.

바로 핵융합입니다.

But there is a catch. Of course there is always a catch in these cases.

하지만 단점이 있습니다. 물론 모든 경우에 단점 하나 정도는 있게 마련이죠.

Fusion is very hard to do.

핵융합을 실현하는 것은 매우 어렵습니다.

We've been trying for 50 years.

50년 동안이나 노력해 왔습니다.

Okay. What is fusion? Here comes the nuclear physics.

그럼 핵융합이 뭘까요? 핵물리학이 등장할 차례군요.

And sorry about that, but this is what turns me on.

좀 죄송하긴 합니다만, 이게 바로 제가 달아오르는 부분입니다.

(Laughter)

(웃음)

I was a strange child.

좀 괴짜 꼬맹이였죠.

Nuclear energy comes for a simple reason.

핵 에너지는 단순한 원리로 나옵니다.

The most stable nucleus is iron, right in the middle of the periodic table.

가장 안정한 원소는 철인데, 주기율표에서도 가운데를 차지하고 있습니다.

It's a medium-sized nucleus.

철 원자핵의 크기는 중간쯤 됩니다.

And you want to go towards iron if you want to get energy.

에너지를 얻고 싶다면 철에 가까워지는 방향으로 가면 됩니다.

So, uranium, which is very big, wants to split.

따라서 매우 큰 원자인 우라늄은 분열해서 작아지려 합니다.

But small atoms want to join together,

작은 원자들은 서로 뭉쳐서 커지려 하죠.

small nuclei want to join together

작은 원자핵들은 서로 뭉쳐서

to make bigger ones to go towards iron.

더 큰 덩어리가 되어 철에 가까워지려고 한다는 뜻입니다.

And you can get energy out this way.

이런 방식으로 핵 에너지가 발생하게 되는 것입니다.

And indeed that's exactly what stars do.

사실 빛나는 별에서 일어나는 일과 똑같은 것입니다.

In the middle of stars, you're joining hydrogen together to make helium

별의 중심부에서는 수소가 합쳐져서 헬륨이 생성됩니다.

and then helium together to make carbon,

그 다음엔 헬륨끼리 뭉쳐져서 탄소, 산소가

to make oxygen, all the things that you're made of

만들어집니다. 우리 몸을 이루고 있는 모든 것들은

are made in the middle of stars.

별의 중심부에서 만들어진 원소인 셈이죠.

But it's a hard process to do

하지만 이것은 매우 달성하기 힘든 과정입니다.

because, as you know, the middle of a star is quite hot,

알다시피, 별의 중심부는 엄청나게 뜨거운 곳입니다.

almost by definition.

거의 정의상으로만 볼 때

And there is one reaction

수소 간의 핵융합 반응이

that's probably the easiest fusion reaction to do.

아마 핵융합을 일으키기 위한 가장 쉬운 반응일 것입니다.

It's between two isotopes of hydrogen, two kinds of hydrogen:

수소 동위원소 두 가지, 즉 두 종류의 수소를 이용합니다.

deuterium, which is heavy hydrogen,

바닷물에서 얻을 수 있는

which you can get from seawater,

무거운 수소인 중수소와

and tritium which is super-heavy hydrogen.

매우 무거운 수소인 삼중수소를 이용합니다.

These two nuclei, when they're far apart, are charged.

이 두 개의 원자핵은 전하를 갖고 있습니다.

And you push them together and they repel.

여러분이 둘을 붙이려고 하면 둘은 서로 밀어냅니다.

But when you get them close enough,

하지만 여러분이 둘을 충분히 가깝게 붙인다면

something called the strong force starts to act

강한 핵력이 작용하기 시작해서

and pulls them together.

서로 잡아당기게 됩니다.

So, most of the time they repel.

대부분의 경우엔 척력이 작용해서 서로 밀어내죠.

You get them closer and closer and closer and then at some point

둘을 매우 가깝게 밀착시키면 어느 위치에서

the strong force grips them together.

강한 핵력이 작용해서 둘은 서로 당기게 됩니다.

For a moment they become helium 5,

순간, 그 둘은 합쳐져서 헬륨-5가 됩니다.

because they've got five particles inside them.

5개의 핵자가 들어있기 때문에 5입니다.

So, that's that process there. Deuterium and tritium goes together

저런 과정입니다. 중수소와 삼중수소가 합해져서

makes helium 5.

헬륨-5가 됩니다.

Helium splits out, and a neutron comes out

여기서 헬륨이 쪼개져서 중성자가 튀어나오고

and lots of energy comes out.

엄청난 에너지도 함께 방출됩니다.

If you can get something to about 150 million degrees,

어떤 물체를 1억 5천만 도까지 가열하면

things will be rattling around so fast

입자들은 엄청난 속도로 운동을 하게 되고

that every time they collide in just the right configuration,

정확하게 설정된 상태에서 충돌하는 매순간

this will happen, and it will release energy.

핵융합이 일어나고 에너지가 방출됩니다.

And that energy is what powers fusion.

이것이 바로 핵융합 에너지입니다.

And it's this reaction that we want to do.

그리고 이것이 우리가 구현하려는 반응입니다.

There is one trickiness about this reaction.

하지만 이 반응을 위한 한 가지 제약이 있습니다.

Well, there is a trickiness that you have to make it 150 million degrees,

그것은 1억 5천만 도를 만들어야 한다는 것입니다.

but there is a trickiness about the reaction yet.

아직까진 이 반응에 대한 어려움이 있습니다.

It's pretty hot.

제법 화끈한 온도니까요.

The trickiness about the reaction is that

이 반응을 위해 다른 어려운 점은

tritium doesn't exist in nature.

삼중수소가 자연상태로 존재하지 않는다는 것입니다.

You have to make it from something else.

우리는 그것을 다른 무엇인가로부터 얻어내야 합니다.

And you make if from lithium. That reaction at the bottom,

이것은 리튬으로부터 얻을 수 있습니다. 그 반응은 아래와 같습니다.

that's lithium 6, plus a neutron,

리튬 6과 중성자가 반응하면

will give you more helium, plus tritium.

헬륨과 삼중수소를 얻을 수 있습니다.

And that's the way you make your tritium.

이것이 우리가 삼중수소를 생산해내는 방법입니다.

But fortunately, if you can do this fusion reaction,

다행스럽게도, 우리가 핵융합 반응을 발생시키면

you've got a neutron, so you can make that happen.

중성자를 얻을 수 있기 때문에, 삼중수소를 생산할 수 있습니다.

Now, why the hell would we bother to do this?

자, 우린 도대체 왜 이리 어려운 반응을 일으키느라 애를 먹는 걸까요?

This is basically why we would bother to do it.

이것이 바로 우리가 이 삽질을 하는 이유입니다.

If you just plot how much fuel

우리에게 얼마나 많은 연료들이

we've got left, in units of

남아있는지

present world consumption.

현재 세계 연료소비량을 기준으로 계산해보면

And as you go across there you see

보시는 바와 같이

a few tens of years of oil -- the blue line, by the way,

석유는 수십 년밖에 쓸 수 없다는 것을 알 수 있습니다.

is the lowest estimate of existing resources.

파란선은 현존하는 자원의 최소 추정량이고,

And the yellow line is the most optimistic estimate.

노란선은 가장 낙관적으로 추정한 값입니다.

And as you go across there you will see

계속 보시면 화석연료는

that we've got a few tens of years, and perhaps 100 years

수십 년, 아마 길어야 100년 정도밖에

of fossil fuels left.

쓸 수 없다는 것도 아실 수 있을 것입니다.

And god knows we don't really want to burn all of it,

게다가 모두 써버리는 것도 절대로 원치 않습니다.

because it will make an awful lot of carbon in the air.

왜냐하면 그것들은 대기중으로 끔찍한 탄소를 내뿜기 때문입니다.

And then we get to uranium.

다음은 우라늄이 있습니다.

And with current reactor technology

현재의 원자로 기술로는 -- 열중성자를 사용하여 핵분열을 일으키는 기술 --

we really don't have very much uranium.

사용 가능한 우라늄이 그리 많이 남아 있다고 할 수 없습니다. -- 열중성자를 사용할 시 0.7%인 우라늄 235만을 연료로 사용하기 때문 --

And we will have to extract uranium from sea water,

따라서 우리는 노란선으로 보이는

which is the yellow line,

바다에서 추출한 우라늄을 이용하여

to make conventional nuclear power stations

기존 원자력발전소를

actually do very much for us.

최대한 활용할 수 있습니다.

This is a bit shocking, because in fact our government

한가지 놀라운 사실은 우리 정부가

is relying on that for us to meet Kyoto,

교토의정서*를 만족시키기 위해 * 지구 온난화의 규제를 위한 국제 기후변화 협약

and do all those kind of things.

원자력 발전소에 의존하고 있다는 것입니다.

To go any further you would have to have breeder technology.

더 나아가기 위해서는 우리는 고속증식로 기술을 개발해야만 할 것입니다. -- 고속중성자로 핵분열반응을 일으키는 기술. 우라늄 238을 연료로 사용가능하므로 천연우라늄의 대부분을 활용할 수 있다는 의미 --

And breeder technology is fast breeders. And that's pretty dangerous.

하지만 고속증식로는 상당히 위험한 기술이라는 것이 문제입니다.

The big thing, on the right,

오른편의 가장 큰 수치는

is the lithium we have in the world.

세상에 존재하는 리튬을 모두 사용할 경우입니다.

And lithium is in sea water. That's the yellow line.

리튬은 바닷물에도 존재하고 있습니다. 그것이 노란선입니다.

And we have 30 million years worth of fusion fuel in sea water.

따라서 바닷물에는 약 3000만년 분량의 핵융합 연료가 존재한다고 할 수 있습니다.

Everybody can get it. That's why we want to do fusion.

이제 왜 우리가 핵융합을 실현시켜야 하는지 이해하셨으리라 봅니다.

Is it cost-competitive?

경제적인 측면은 어떻게 될까요?

We make estimates of what we think it would cost

우리는 전기 생산 비용의 대부분이

to actually make a fusion power plant.

실제 핵융합 발전소를 건설하는 비용이라고 가정합니다.

And we get within about the same price

그러면 대략 현재 전기와 비슷한 가격으로

as current electricity.

전기를 생산할 수 있을 것입니다.

So, how would we make it?

자, 그렇다면 어떻게 이 핵융합을 일으킬까요?

We have to hold something at 150 million degrees.

이 반응을 위해서는 어떤 물질을 1억 5천만 도의 온도로 가둬놔야 합니다.

And, in fact, we've done this.

사실 이미 성공한 적이 있습니다.

We hold it with a magnetic field.

자기장을 사용했죠.

And inside it, right in the middle of this toroidal shape, doughnut shape,

저 도너츠 모양 한 가운데의 온도는

right in the middle is 150 million degrees.

대략 1억 5천만 도가 됩니다.

It boils away in the middle at 150 million degrees.

내부의 초고온 입자들은 막대한 에너지로 열운동을 합니다.

And in fact we can make fusion happen.

이 열운동에너지로 핵융합 반응이 일어나는 것입니다.

And just down the road, this is JET.

이 사진은 핵융합실험 장치인 JET(Joint European Torus)입니다.

It's the only machine in the world that's actually done fusion.

이것은 세계에서 유일하게 실제로 핵융합 반응을 성공시킨 장치입니다.

When people say fusion is 30 years away, and always will be,

어떤 이는 "핵융합은 맨날 30년뒤에나 가능할 것이라고 항상 그래" 라고 빈정거립니다.

I say, "Yeah, but we've actually done it." Right?

이럴 때면, 전 "네, 근데 사실 핵융합은 이미 실현되었죠"라고 말합니다.

We can do fusion. In the center of this device

우리는 이 장치의 내부에서 핵융합 반응을 발생시킬 수 있습니다.

we made 16 megawatts of fusion power in 1997.

우리는 1997년에 핵융합 반응을 통해 16MW의 전기를 생산했습니다.

And in 2013 we're going to fire it up again

그리고 우리는 2013년에 다시 이 실험을 재개할 것이고

and break all those records.

이 기록을 깨는 것을 목표로 하고 있습니다.

But that's not really fusion power. That's just making some fusion happen.

하지만 아직 진정한 의미의 핵융합 에너지는 아니죠. 단지 핵융합이 일어난 것이죠.

We've got to take that, we've got to make that into a fusion reactor.

핵융합 에너지를 진정으로 얻기 위해서는 상용 핵융합로를 건설해야 합니다.

Because we want 30 million years worth of fusion power for the Earth.

인류를 위해 3000만년 가량의 핵융합 에너지를 손에 넣기 원하기 때문이죠.

This is the device we're building now.

이것이 우리가 현재 건설 중인 장치입니다.

It gets very expensive to do this research.

이 연구를 수행하기 위해서는 막대한 비용이 듭니다.

It turns out you can't do fusion on a table top

작은 규모의 장치에서는 핵융합을 성공할 수 없음이 증명된 바 있습니다.

despite all that cold fusion nonsense. Right?

저온 핵융합 같은 헛소리의 경우에도 말이죠. 그렇죠?

You can't. You have to do it in a very big device.

우리는 매우 거대한 장치에서 핵융합 반응을 일으켜야 합니다.

More than half the world's population is involved in building this device

세계 인구의 반 이상이 남 프랑스의 니스에 건설되고 있는

in southern France, which is a nice place to put an experiment.

이 장치와 관련되어 있습니다. 실험하기 좋은 장소죠.

Seven nations are involved in building this.

현재 건설에는 7개국이 참여하고 있습니다.

It's going to cost us 10 billion. And we'll produce half a gigawatt of fusion power.

건설 비용은 20조 원입니다. 우리는 500 MW의 전기를 생산할 것입니다.

But that's not electricity yet.

하지만 여전히 아직 실제 전기는 아닙니다.

We have to get to this.

우리는 여기까지 도달해야 합니다.

We have to get to a power plant.

발전소까지 도달해야 한다는 것입니다.

We have to start putting electricity on the grid

우리는 이 고도로 어려운 기술을 통해

in this very complex technology.

전력망에 전기가 흐르도록 해야합니다.

And I'd really like it to happen a lot faster than it is.

그리고 저는 진심으로 훨씬 빠른 기간에 실현되길 바랍니다.

But at the moment, all we can imagine is sometime in the 2030s.

하지만 현재로서는 2030년 경 언제쯤밖에 예상할 수 없습니다.

I wish this were different. We really need it now.

전 이것이 틀리기를 기원합니다. 우린 바로 지금 필요합니다.

We're going to have a problem with power

앞으로 5년 내에 영국은

in the next five years in this country.

에너지 문제에 봉착하게 될 것이라 생각합니다.

So 2030 looks like an infinity away.

따라서 2030년은 너무나 먼 것처럼 보입니다.

But we can't abandon it now; we have to push forward,

하지만 그렇다고해서 우리는 지금 이것을 포기해선 안됩니다.

get fusion to happen.

핵융합 에너지를 손에 넣기 위해 우리는 더욱 전진해 나아가야 합니다.

I wish we had more money, I wish we had more resources.

전 우리에게 좀 더 많은 돈과 자원이 있었으면 좋겠습니다.

But this is what we're aiming at,

하지만 이것이 우리가 목표로 하는 것입니다.

sometime in the 2030s --

2030년 경의 언젠가,

real electric power from fusion. Thank you very much.

핵융합으로 실제 전기를 만들겠습니다. 감사합니다.

(Applause)

(갈채)