1g에 3천5백만원 삼중수소

1g에 3천5백만원 삼중수소

삼중수소는 후쿠시마 원자력발전소 오염수 방류로 주목받고 있는 방사성 핵종이지만, 자연상태에서는 거의 발견되지 않고 자체 발광체 등이나 핵융합 발전에 사용되는 희소성 자원입니다. 현재 삼중수소의 가치는 1g당 약 3천5백만원 정도로 추산되며, 핵융합 발전이 활성화된다면 그 수요는 확대될 것으로 보입니다.  

 

목차

희소자원 삼중수소

삼중수소 생산 방법

삼중수소 보관량

삼중수소의 보관

핵융합 에너지원으로 활용

 

희소자원 삼중수소

삼중수소는 최근 후쿠시마 원자력발전소 오염수 방류로 주목받는 방사성 핵종입니다. 그러나 삼중수소는 전기가 없어도 빛을 내는 자발광체로 활용할 수 있으며 핵융합에너지 연료로 사용될 수 있는 고부가가치 자원입니다.

현재 삼중수소의 단가는 1g당 약 3,500만원 정도로 추산됩니다. 국내 금 시세인 1g당 92,000원보다 약 400배 비싼 가격입니다. 삼중수소가 비싼 이유는 양성자 하나와 중성자 두 개가 결합한 동위원소로, 자연 상태에서는 거의 발견되지 않기 때문입니다.

 

 

 

 

삼중수소 생산 방법

리튬-6은 중성자를 쏘면 삼중수소의 생산이 가능하지만 비용이 많이 드는 특수한 방법입니다. 대체 방법은 중수로 원자력발전소에서 나오는 중수를 삼중수소제거설비(TRF)를 통해 분리하고 정제하는 방법입니다.

물에 포함된 삼중수소를 다른 동위원소와 분리하기는 어렵습니다. 농도가 낮은 후쿠시마 오염수의 삼중수소를 분리하는 것도 불가능합니다. 그러나 중수에 포함된 삼중수소는 어느 정도 분리가 가능합니다.

이런 방식으로 분리가 가능한 중수로 원전 중에서 TRF 설비를 보유한 원자력발전소는 캐나다 캔두(CANDU, 가압중수로) 원자력발전소와 한국의 월성 원자력발전소 밖에 없습니다. 루마니아의 캔두 원자력 발전소는 TRF 건설을 대한민국이 수주하여 사업을 진행하고 있는 중입니다.

 

삼중수소 보관량

한국수력원자력은 월성원전에서 삼중수소를 생산하여 2022년 4월 기준으로 약 5.7㎏을 저장 하고 있는 중으로 알려졌습니다. 후쿠시마 오염수 속에 삼중수소 2.2g이 포함되어 있다고 알려진 것으로 보면 상당히 많은 양입니다. 삼중수소는 생산과 마찬가지로 보관하는 것 역시 쉽지 않은 일입니다.

 

삼중수소의 보관

2024년 3월 14일 원자력안전위원회가 삼중수소 수출을 계획하고 있는 기업의 삼중수소 운반 및 저장 용기를 늘리는 것에 동의했습니다. 이번에 승인받은 용기는 수소 동위원소를 효율적으로 저장할 수 있는 감손 우라늄에 저장하는 형태로 화학 반응을 통해 삼중수소를 추출하는 방식을 사용하게 됩니다.

삼중수소는 목걸이, 반지, 시계 발광체부터 무기 조준경까지 발광체가 필요한 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 한국수력원자력 역시 이런 제품을 생산하는 기업들에 수출할 계획으로 알려졌습니다.

 

핵융합 에너지원으로 활용

삼중수소의 주요 수요처 중 하나로 핵융합로가 떠오르고 있습니다. 국제핵융합실험로(ITER)가 본격적인 가동을 앞두고 있으며 세계적으로 핵융합 개발이 한창입니다.

현재 개발 중인 핵융합로는 상대적으로 낮은 온도에서 반응하는 삼중수소와 중수소를 반응시켜 에너지를 만드는 방식을 채택하고 있습니다. 전 세계 삼중수소 비축량은 2020년대 중반 29㎏ 정도로 최고조에 이르며 ITER의 본격 가동이 시작되면 매년 0.9㎏을 소비하면서 빠르게 감소할 것으로 예상됩니다. 2050년에는 5㎏ 이하의 삼중수소가 남게 됩니다. 2050년 핵융합로 상용화를 목표로 하는 한국, 미국, 중국 등이 핵융합로를 가동하면 삼중수소 수요는 더욱 늘어날 것으로 전망됩니다.

캔두 원전 상당수가 노후화되어 폐로를 앞두고 있어 삼중수소를 확보할 곳이 줄어들 예정입니다. 국내어서도 월성 1호기가 영구폐쇄되면서 2 ~ 4호기에서만 삼중수소를 생산하고 있습니다. 핵융합 연구원들은 삼중수소와 중수소 결합 방식 대신에 수소와 중성자 하나로 발전하거나, 핵융합로에 리튬층을 넣어 삼중수소를 재생산하는 방법 등도 연구하고 있습니다.

ITER에는 핵융합로 내부 1차 벽인 블랑켓에 삼중수소를 재생산하는 구조를 넣어 발전하는 방법을 검증할 계획입니다.