차세대 에너지원으로 각광받는 핵융합 발전 기술에 내로라하는 실리콘밸리의 억만장자들이 수백억원 이상의 투자를 하고 있다. 수소 핵융합을 통한 청정에너지의 무한 생산과 함께 핵융합 기술 개발이 빠르게 진행되면서 상용화가 멀지 않았다는 예측이 나오고 있기 때문이다. 태양의 주성분인 수소원자가 초고온에서 융합해 헬륨을 만들 때 엄청난 빛과 에너지를 쏟아내는데, 이런 태양을 모방해 막대한 에너지를 생산하려는 방식이 핵융합 발전이다. 과학자들은 지난 반세기 동안 태양의 핵융합 반응을 지구상에서 실현하려고 부단히 노력해왔다.

핵융합에 투자하는 대표적 인물은 아마존의 CEO 제프 베조스다. 그는 10년 전부터 핵융합에 투자를 시작했다. 2011년 그의 이름을 딴 개인투자회사 ‘베조스 익스피디션’을 통해 캐나다 밴쿠버에 위치한 핵융합기술 스타트업 ‘제너럴 퓨전(General Fusion)’에 221억원(1950만달러)을 투자했다. 베조스는 세계 부자 순위 1위다.

억만장자들 핵융합에 투자한 이유

제너럴 퓨전이 현재까지 유치한 투자 규모는 2억달러. 올해 1월에만 1억달러의 투자를 받았다. 제너럴 퓨전이 앞세운 핵융합 기술은 ‘자화 표적 핵융합(MTF·Magnetized Target Fusion)’이다. 이 기술의 핵심은 토카막(일종의 대규모 핵융합로) 없이 핵융합에너지를 만든다는 것이다. 토카막은 ‘핵융합 가둠 장치’로, 플라스마를 가둘 수 있는 자석으로 만든 용기(코일 방)다. 제너럴 퓨전은 강력한 자기장에 초고온 플라스마를 만드는 방식으로 용기를 대신하고 있다. 핵융합 발전이 현재까지 주요 에너지원으로 탄생하지 않았던 주된 이유는 핵융합 반응이 일어나는 물질을 담을 용기를 만들 수 없었기 때문이다.

태양은 99% 이상이 플라스마 상태다. 플라스마는 한마디로 기체가 고도로 이온화한, 기체보다 훨씬 자유로운 상태다. 흔히들 고체·액체·기체에 이어 물질의 제4 상태라고 말한다. 태양 중심에 항상 초고온의 플라스마가 있기에 핵융합 반응이 끊임없이 일어날 수 있다.

핵융합 발전의 원리는 비교적 간단하다. 핵융합을 통해 에너지를 생성할 수 있는 중수소(중성자 1개, 양성자 1개)와 삼중수소(중성자 2개, 양성자 1개)를 모은 후 수억 도 이상의 초고온으로 중수소와 삼중수소를 가열하면 헬륨(중성자 2개, 양성자 2개) 하나와 중성자 하나를 만들어내는 핵융합 반응이 일어난다. 문제는 이 같은 물질을 직접 담을 수 있는 용기가 존재하지 않는다는 것. 따라서 대안으로 떠오른 방법이 플라스마를 이용한 반응 용기의 개발이다.

다행히 중수소는 바닷물 속에 풍부하게 있다. 바닷물 1L로 석유 300L의 에너지를 만들 수 있다는 것이 과학자들의 계산이다. 삼중수소는 리튬의 동위원소에 중성자를 충돌시킴으로써 만들 수 있다. 과학자들은 삼중수소 300g과 중수소 200g만으로 고리 원자력발전소 1호기가 4일 동안 생산할 수 있는 전기 200만㎾를 얻을 수 있다고 한다. 인류가 핵융합 발전 기술만 완성하면 에너지 걱정에서 해방될 수 있다는 이야기다. 발전의 원료를 바닷물에서 쉽게 구할 수 있어 온실가스도 거의 발생하지 않고 석유고갈과 지구온난화도 동시에 해결할 수 있다.

마이크로소프트 창업자인 빌 게이츠 또한 핵융합에 투자하고 있다. 세계 2위 부자인 그는 BEV(Breakthrough Energy Ventures)라는 에너지 관련 기업 투자 펀드를 설립한 주인공이기도 하다. BEV는 빌 게이츠 외에 인도 사업가인 무케시 암바니, 아마존 창업자인 제프 베조스, 전 뉴욕 시장인 마이클 블룸버그, 영국 사업가 리처드 브랜슨, 알리바바 창업자 마윈, 소프트뱅크 손정의 회장 등 세계적인 억만장자의 자금으로 운영되고 있다. BEV는 지구 기후변화에 대처하는 혁신 벤처 기업들에 10억달러를 투자하고 있다.

빌 게이츠가 주도하는 BEV의 투자 기업 중 하나가 ‘커먼웰스 퓨전 시스템스(CFS)’다. CFS는 고온 초전도를 이용한 핵융합로를 연구하는 미국의 스타트업으로, 1억W급의 소형 핵융합 발전소(SPARC라는 원자로)를 짓는 게 목표다. 이트륨-바륨-구리산화물을 소재로 만든 초전도 전자석을 활용하면 크기를 줄일 수 있다는 게 CFS의 설명인데, 개발이 실현되면 기존보다 4배나 강력한 초전도 전자석이 탄생한다.

2018년에 타계한 폴 앨런 마이크로소프트 공동창업자도 핵융합 발전에 관심이 많았다. 그는 2000년대 초 자신의 투자회사 벌칸캐피털을 통해 미국 핵융합 기업 ‘트라이알파에너지(Tri Alpha Energy)’에 많은 돈을 투자했다. 투자금은 455억원(4000만달러) 규모다. 트라이알파에너지는 최근 5576억원(약 5억달러) 규모의 자금을 조달해 핵융합 기술을 연구할 정도이다. 현재 세계에서 가장 큰 민간 핵융합 기술 기업으로 꼽힌다. 골드만삭스, 록펠러, 구글 등에서도 투자를 받고 있다.

트라이알파에너지는 2027년까지 핵융합에너지를 상용화하는 것이 목표다. 이 회사는 입자가속기와 플라스마 물리학을 조합한 ‘친환경 핵융합’이라는 기술을 연구하고 있다. 이미 제너럴 퓨전처럼 매우 간단한 방식으로 핵융합에너지를 만들어낸 기록도 있다. 섭씨 1000만도(화씨 1800만도)에서 11.5밀리세컨드(ms, 1000분의 1초) 동안 고온 플라스마를 안정적으로 유지할 수 있는 기계를 개발한 것이다. 뉴욕타임스(NYT)는 트라이알파에너지가 실시한 핵융합 반응 제어실험에서 정부 프로젝트보다 더 나은 성과를 냈다고 보도한 바 있다. 억만장자들이 핵융합 스타트업에 막대한 자금을 투자하는 이유도 스타트업들의 핵융합 기술 개발 방식이 각국 정부가 주도하는 연구 방법보다 더 효율적이기 때문이다.

2015년 봄 한국에 왔던 피터 틸 ‘페이팔’ 공동창업자 또한 나사(NASA), 에너지부, 국방부와 함께 미국 핵융합 기업인 ‘헬리온에너지’에 적극적으로 투자하고 있다. 그의 투자 규모는 170억원(1500만달러)이다. 헬리온에너지는 소형으로 설계한 핵융합 엔진 장치를 개발 중인데, 2022년까지 모델을 상용화한다는 계획이다.

핵융합에너지는 핵융합 발전의 최대 목표다. 핵융합 기술을 이용해 발전소를 지으면 물만 있어도 인류가 영원히 쓸 수 있는 에너지, 즉 전기를 생산할 수 있다. 핵융합은 원자력 발전 효율의 4배가 넘는다. 핵융합 전문가들은 2045년경이 되면 ‘핵융합 발전’ 기술이 완성돼 인류가 전기를 무한대로 생산하는 시대가 열릴 것으로 보고 있다. 실리콘밸리 억만장자들의 투자와 첨단기술로 핵융합 발전의 미래는 밝아 보인다.