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헬리온 에너지 Helion Energy Inc. |
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| <colbgcolor=#d91eba><colcolor=#ffffff> 설립일 | 2013년 ([age(2013-07-01)]주년) |
| 국가 |
[[미국|]][[틀:국기|]][[틀:국기|]] |
| 본사 | 워싱턴주 에버렛 |
| 산업 | 핵융합 발전 |
| 창업자 |
David Kirtley John Slough Chris Pihl George Votroubek |
| 경영진 |
CEO David KirtleyCTO Chris Pihl
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| 기업 가치 | 30억 달러 (2021년) |
| 링크 |
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1. 개요
헬리온 애너지는 미국의 핵융합 발전 스타트업이다.2. 역사
화석연료가 고갈되고 있는 동시에 탄소 중립 해결을 위해서 대체 에너지는 범국가적 의제로 거듭났다. 특히 핵융합 발전은 프랑스에 위치한 ITER 핵융합로 등을 통해 국가간 긴밀한 협력을 진행하고 있다. 이에 헬리온 에너지또한 창업 초기부터 NASA, 미국 국방부의 펀딩을 받았으며 Y Combinator의 시드 투자도 받았다. 2021년까지 7억 8,000만 달러 규모의 누적 펀딩을 유치했으며, 30억 달러 평가를 받으며 유니콘 기업 반열에도 합류했다. 앞선 Y Combinator의 연[1] 덕분에 샘 올트먼도 펀딩에 참여하고 이사회 멤버로 합류했다.2023년 5월, 마이크로소프트와 핵융합을 통해 50MW의 전기를 2028년까지 공급하기로 계약 했다. 출처(헬리온). 이에 따라 헬리온 에너지는 2028년부터 매년 최소 50MW의 전기를 마이크로소프트에 공급해야한다. 약속을 이행하지 못할 시, 위약금까지 있어서 근거 있는 자신감이라는 평가를 받음과 동시에 일각에서는 말도 안되는 사기라고 주장하기도 한다. 통상적으로 핵융합 발전 상용화는 빨라도 2050년 정도는 되어야 가능하다고 보고있기 때문이다.
2023년 9월, 미국 철강기업 Nucor와 핵융합로 합작 프로젝트를 시작했다. 헬리온 에너지는 3500만 달러 투자를 받고 2030년까지 500MW 핵융합로를 건설하기로 했다. Nucor는 이를 통해 제로-탄소 철강 생산을 목표로 한다. 헬리온 Nucor 연합뉴스. 이는 이전 마이크로소프트사와 채결한 50MW급보다 10배나 더 큰 전력량이다.
3. 기술
헬리온의 핵융합 발전기는 토카막 방식보다 크기가 작으며 구조와 작동 원리도 차이가 있기에 토카막 방식보다 빠른 상용화가 가능할 수 있다. 증기 터빈이 필요하지 않은 직접 에너지 변환(Direct Energy Conversion) 방식으로, 작동 방식은 다음과 같다. 연료를 플라즈마화하고 자기장으로 가둔다. → 축전기에 저장된 전류를 순차적으로 코일에 방전시켜서 플라즈마를 가속시킨다.[2] → 핵융합로 중심에서 두 플라즈마가 충돌할 때 자기장으로 추가 압축시켜 핵융합 반응이 일어난다. → 반응에서 방출된 전하를 띤 입자들로 인해 플라즈마가 팽창하며 전자기적 반발력이 발생한다. → 패러데이 법칙에 따라 코일에 전류가 유도되어 축전기가 충전된다. → 저장된 전기를 인버터를 통해 교류로 변환하여 전력망으로 보낸다.연료로는 중수소와 삼중수소 대신 중수소와 헬륨-3을 사용한다. 헬륨-3를 사용하면 방사성 폐기물 없이 고효율로 전기 에너지 생성에 용이하다. 지구에서는 매우 희귀한 동위원소지만, 중수소 + 중수소 반응을 일으키는 핵융합 증식로를 사용해 필요한 헬륨-3을 직접 만들어낸다.[3] 해당 반응에서는 각각 50% 확률로 헬륨-3이나 삼중수소가 생성되는데, 헬륨-3은 증식로에서 추출되어 바로 핵융합 연료로 쓰이지만 삼중수소는 헬리온의 핵융합로가 연료로 사용할 수 없기에 탱크에 보관하여 헬륨-3으로 베타 붕괴하도록 기다린 뒤 추출하여 사용한다. 삼중수소와 달리 헬륨-3 은 비활성 기체이기에 화학적으로 분리하기 쉽다.
하지만 핵융합 발전 문서에 나와있듯 중수소-헬륨3 반응은 현 주류로 연구되는 중수소-삼중수소 반응보다 더 어렵다. 중수소-헬륨3 반응은 중성자 발생량이 적어 차폐시설을 덜 신경써도 되지만, 현재 주로 연구되는 중수소-삼중수소보다 반응성이 떨어져 더 높은 온도가 필요하기 때문이다. 현재 중수소-삼중수소 기술도 순 에너지 생산에 도달하지 못했는데, 그 다음단계를 단기간안에 이뤄낼 수 있다는 헬리온 에너지사의 주장은 여러 학회에서 비판받고 있다.
4. 비판
최근들어 유튜브와 언론 등을 통해 적극적으로 활동하는 헬리온 에너지사의 행보에 전 핵융합과학자 유튜버 Impropable Matter가 비판 영상을 업로드하였다.
그의 주장은 다음과 같다.
- 헬리온 에너지사가 독창적인 디자인이라 주장하는 Field-Reversed Configuration(FRC) 방법은 1960년대부터 연구된 오래된 디자인이다. 해당 디자인을 사용하여 순에너지를 생산한 경우는 아직까지 없었다.
- 그들이 사용하는 중수소-헬륨3 반응은 현재 주로 연구되는 중수소-삼중수소 반응보다 반응성이 떨어져 더 높은 온도가 필요하다. 그들이 도달했다 주장하는 플라즈마 온도 1억도에선 중수소-헬륨3 반응은 중수소-삼중수소 반응보다 반응도가 1000분의 1에 불과하다. 핵융합 발전 문서를 보면 알겠지만, 중수소-헬륨3를 본격적으로 상용화하고자 한다면 이보다 10배 더 높은 10억도 온도를 유지하여야 한다.
- 또한 해당 온도에선 중수소-중수소 반응이 중수소-헬륨3보다 7배 더 활발해서 중성자가 훨씬 많이 나온다[4]. 해당 중성자선은 자기장에 영향을 받지 않기 때문에 두꺼운 콘크리트 등 별도의 차폐 시설이 필요하다.
- 하지만 헬리온 에너지사가 공개한 반응로 사진에 보면 두꺼운 방사선 차폐시설이 보이지 않는다. 이게 없으면 장비는 물론 운용인원까지 방사선의 위험에 노출된다.
- 추가로, 그들은 입자의 회전 반지름(Gyroradius)이 기존 알려진바와 다르며 본인이 새로운 발견을 하였다는 주장을 펼치고 있는데, 해당 Gyroradius는 학계에서 오랬동안 연구되고 검증된 값이다. Impropable Matter 유튜버는 헬리온 에너지사가 플라즈마 난류로 인해 데이터를 잘못 해석했을 가능성을 제시하고 있다.
이 이외에도 헬리온 CEO가 방사선에 무심한듯한 행동을 할 때가 있다. 예를들어 위 Cleo Abram의 영상에 헬리온 CEO가 직접 참석해 정전기 가둠 핵융합을 시연하는데, 핵융합이 발생하며 중성자선과 X선을 내뿜는 관측창을 눈으로 관측하도록 나두었다. 몇몇 댓글에선 해당 영상에서 사용한 6kV 정도론 핵융합을 일으키기 부족하다며 단순히 플라즈마 발광을 관측하도록 나둔거에 불과하다는 얘기도 있다. 하지만 만약 핵융합이 일어나지 않아 위험하지 않다는 것을 알고 나둔 거라면, 핵융합이 일어나지도 않았는데 일어났다고 속이는 기만 행위로 보일 수 있다.
[1]
OpenAI로 유명하지만, 샘 올트먼은 Y Combinator의 전성기를 이끈 투자자로 대표를 역임한 바 있다.
[2]
코일건과 유사한 원리이다.
[3]
뿐만 아니라 헬륨-3가 풍부한
달에 가서 가져오는 방법도 있다.
아르테미스 계획을 통해 본격화될 달 탐사 시대에서 경제성이 높은 헬륨-3 채굴은 굉장히 중요시 될 것으로 전망된다.
[4]
중수소-헬륨3 반응 자체는 중성자를 방출하지 않지만, 투입된 중수소 사이에서 중수소-중수소 반응이 일어나 중성자를 방출하게 된다. 1억도라는 비교적 낮은 온도에선 원하는 중수소-헬륨3 반응대신 중수소-중수소 반응이 오히려 우세해진다.