출간 의의

수소 에너지와 핵융합 에너지가 만드는 새로운 에너지 사회

에너지의 뒷받침이 없는 현대의 생활은 생각하기 어렵다. 전통적인 수력과 화력 에너지, 그 뒤에 등장한 원자력 에너지에다 요즘은 태양광·풍력·바이오매스 등의 신·재생 에너지까지 공급되고 있다.
그러나 이 세상 많은 일에 장단점이 있듯이, 이들 기존 에너지는 장점과 함께 단점을 가지고 있다. 수력·화력 에너지에는 환경 파괴 문제가 있으며, 화력 에너지의 근본인 화석 연료에는 언젠가는 고갈된다는 한계도 있다. 원자력 에너지는 방사성 물질에 의한 오염 가능성이 심각한 문제가 된다. 이러한 문제를 해결하는 방법으로 태양광·풍력·바이오매스 등의 신·재생 에너지가 보급되고 있지만, 대규모로 공급하기가 쉽지 않다는 문제를 안고 있다.
이러한 상황을 해결할 수 있는 대안이 수소 에너지와 핵융합 에너지이다. 수소는 화석 연료와 달리 무진장한 자원이며, 환경도 해치지 않는 청정 에너지이다. 수소 에너지는 이미 연료 전지의 형태로 보급되어, 연료 전지 자동차에 사용되고 있다. 수소를 이용해 전력을 생산하려는 연구도 꾸준히 발전하고 있다.
한편 핵융합 에너지는 원자력 에너지보다 안전하고, 태양광 등의 신·재생 에너지가 감당하기 힘든 대규모 발전을 할 수 있다. 핵융합 발전은 석유에 비해 800배의 에너지를 발생시킬 수 있다. 그 연료는 수소의 동위 원소인 중수소와 트리튬(삼중 수소)이다. 핵융합 발전은 원자력 발전에서 문제가 되는 ‘반응의 폭주’가 원리적으로 일어나지 않는다. ‘꿈의 에너지’라고도 불리는 핵융합 에너지의 실현을 위해 지금 국제적인 대형 핵융합 실험로 ITER(이터)의 건설이 이루어지고 있다.
이러한 ‘새로운 에너지’를 바탕으로 지금 세계는 ‘새로운 에너지 사회’로 가고 있다. 이 책 《수소 에너지와 핵융합 에너지》는 새로운 에너지 사회를 지탱할 것으로 기대되는 ‘수소’와 ‘핵융합’에 관해 기초부터 최첨단까지의 정보를 소개한다. 연구 개발의 최전선에 있는 리더들의 인터뷰도 수록되어 있다. 미래의 사회와 에너지를 생각하는 데 반드시 필요한 책이 될 것이다.

특장

● 휘발유 등의 화석 연료에서 수소 연료로! ‘수소 사회’란 무엇인가?
19세기를 ‘석탄의 시대’라고 한다면 20세기는 ‘석유의 시대’였다. 그러나 석탄과 석유 같은 화석 연료는 환경 오염 문제와 함께 자원 고갈의 문제를 가지고 있다. 이에 대한 대안으로 21세기의 인류는 ‘수소 사회’를 목표로 하고 있다. 연료 전지 자동차에서는 이미 수소를 연료로 사용하고 있으며, 궁극적으로는 발전소에서도 수소를 이용해 전력을 생산하려는 시도가 이루어지고 있다. ‘석탄 사회’ 그리고 ‘석유 사회’로부터 ‘수소 사회’로 변해 가는 현시점에서 ‘수소 사회’란 무엇인지를 설명한다.

● 무진장·청정 에너지! 자원 고갈과 환경 문제를 극복하는 수소 에너지
수소는 물의 형태로 존재한다. 지구에서는 사실상 무제한으로 공급받을 수 있다. 수소는 에너지로 바뀌는 과정에서 온난화를 일으키는 이산화탄소를 배출하지 않는다. 또 환경을 오염시키거나 인체에 해로운 물질도 배출하지 않는다. 수소는 계속 사용해도 고갈될 염려가 없고, 환경 보호에도 좋은 에너지인 셈이다. 수소를 사용하는 연료 전지 자동차, 그리고 수소의 성질, 수소의 생산과 수송과 발전 등, 수소 에너지의 핵심 문제를 정리한다.

● 원자력 발전보다 안전! 대규모 전력을 확보할 수 있는 핵융합 에너지
2011년의 동일본 대지진은 원자력 발전의 ‘안전 신화’를 완전히 무너뜨렸다. 현대 사회에서 원자력 발전의 역할은 대단히 크지만, 만에 하나 잘못되는 경우에는 돌이키기 어려울 정도의 피해를 줄 수도 있다. 이에 대한 대안이 태양광·풍력·바이오매스 등의 신·재생 에너지인데, 발전량이 일정하지 못하고 대규모 에너지 공급이 어렵다는 문제가 있다. 핵융합 에너지는 이러한 문제를 모두 해결해 주는 미래의 에너지이다. 핵융합 에너지 특징을 자세히 살펴본다.

● 핵융합 발전의 원리·연료, 핵융합로의 구조, 실험로 건설 등 집중 소개
핵융합 발전의 원료는 수소의 무리인 중수소와 트리튬(삼중 수소)이다. 핵융합 발전이 이루어지기 위해서는 이들 원자의 핵과 전자가 분리된 상태인 플라스마가, 그것도 1억 ℃ 이상의 엄청난 고온의 플라스마가 필요하다. 이것을 실현시키는 것이 핵융합로이다. 핵융합 발전의 구조와 발전 원리, 원자력 발전과 다른 점, 핵융합 실험로 ITER(이터)의 건설, 그 핵심 관계자들의 인터뷰 등을 집중 소개한다.

● 과학 단행본의 새로운 전형, ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’
Newton은 모든 과학 분야의 핵심 사항을 전문가의 수준 높은 해설과 뛰어난 그래픽으로 구성한 ‘뉴턴 하이라이트 시리즈’를 발간하고 있다. <상대성 이론> <양자론> <주기율표> <이온과 원소> <인체-21세기 해부학> <뇌와 마음의 구조> <지구 온난화> <신비한 수학의 세계> 등의 자매편들도 절찬리에 판매되고 있다.

협력

가네코 히로시 金子 宏 / 일본 미야자키 대학 공학교육연구부 교수, 이학 박사
가마다 유타카 鎌田 裕 / 일본 원자력연구개발기구 핵융합연구개발부문 연구부장, 공학 박사
가와시마 도시유키 川嶋利幸 / 일본 하마마쓰(浜松) 포토닉스주식회사 연구개발그룹장, 공학 박사
간 히로후미 菅 博文 / 일본 하마마쓰(浜松) 포토닉스주식회사 이사, 공학 박사
고바야시 요시노리 小林由則 / 일본 미쓰비시중공업 미쓰비시히타치 파워시스템 기감(技監)
구사마 요시노리 草間義紀 / 일본 원자력연구개발기구 핵융합연구개발부문 ITER프로젝트 부장, 이학 박사
기타가와 요네요시 北川米喜 / 일본 광산업(光産業)창성대학원대학 특임 교수, 이학 박사
니시오카 슈조 西岡秀三 / 일본 지구환경전략연구기관 연구고문, 공학 박사
다나카 요시카즈 田中義和 / 일본 도요타 자동차주식회사 제품기획본부 ZF 수석엔지니어
다카기 마사토 高木正人 / 일본 지구환경산업기술연구기구 기획조사그룹 서브리더, 공학 박사
데이비드 캠벨 David Campbell / ITER 기구 플라스마 운전부문장, Ph. D.
도멘 가즈나리 堂免一成 / 일본 도쿄 대학 대학원 공학계연구과 교수, 이학 박사
도비타 겐지 飛田健次 / 일본 원자력연구개발기구 핵융합연구개발부문 부장, 공학 박사
모토지마 오사무 本島 修 / ITER 명예 기구장, 공학 박사
사사키 가즈나리 佐佐木一成 / 일본 규슈 대학 수소에너지국제연구센터장, 교수, 공학 박사
사토 나카히로 佐藤仲弘 / 일본 하마마쓰(浜松) 포토닉스주식회사 개발본부 대출력레이저개발부 연구개발그룹장대리, 공학 박사
세르조 오를란디 Sergio Orlandi / ITER 기구 플라스마 시스템 기술부문장, Ph. D.
세쓰 지큐 薛 自球 / 일본 지구환경산업기술연구기구 CO2저류연구그룹 수석연구원, 공학 박사
아제치 히로시 疇地 宏 / 일본 오사카 대학 레이저 에너지학 연구센터장, 교수, 공학 박사
오카다 요시미 岡田佳巳 / 일본 지요다(千代田) 화공건설주식회사 기사장, 공학 박사
오타 겐이치로 太田健一郞 / 일본 요코하마 국립대학 공학연구원 특임 교수, 공학 박사
우시구사 겐키치 牛草健吉 / 일본 원자력연구개발기구 롯카쇼 핵융합연구소장, 공학 박사
이케가미 다카시 池上貴志 / 일본 도쿄 농공대학 대학원 공학연구원 부교수, 공학 박사
호시노 쓰요시 星野 毅 / 일본원자력연구개발기구 핵융합연구개발부문 롯카쇼 핵융합연구소 연구부주간, 공학 박사
후지오카 신스케 藤岡愼介 / 일본 오사카 대학 레이저 에너지학 연구센터 부교수, 공학 박사
히가시이 다카유키 東井隆行 / 일본 지구환경산업기술연구기구 화학연구그룹 서브리더, 이학 박사

사진으로 보는 앞으로의 에너지 1 수소 에너지 연료 전지 자동차란? 수소의 특성 생산에서 소비까지 수소 사회를 향해 2. 핵융합 에너지 핵융합 에너지란? 핵융합의 연료 핵융합로 구조 핵융합 연구 최전선