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이렇게 지구상에서 측정한 에너지로부터 태양이 방출하는 에너지를 환산해보면 초당 3.9×10 에르그이며 이는 3.9×10 와트에 해당한다. 쉽게 이야기하여 1,000만 와트짜리 원자력발전소 40만조 개에 해당하는 막대한 양의 에너지를 방출하고 있는 것이다. 19세기의 과학자들은 이런 태양의 막대한 에너지가 태양이 수축함으로써 일어나는 에너지라고 생각했지만 태양의 크기로부터 환산해볼 때 중력에 의한 수축에너지로서 이렇게 막대한 에너지를 방출하면 태양이 생겨난 후 약 1,000만 년이 지나면 태양의 온도가 식어져서 지구상에는 생명체가 살 수 없게 추워진다는 결론이 나온다. 그러나 이 지구상의 화석이 지니는 증거에서 훨씬 더 오랫동안 생명체가 있었다는 증거가 있기에 틀리는 생각임이 곧 드러난다.

20세기에 들어오면서 ‘아인슈타인’ 같은 천재가 나타나서 에너지와 질량은 동등한 것이며 그 환율은 E=mc²에 의하여 주어진다는 것을 밝히게 된다. 이 환산방법에 따르면 양성자 (수소원자의 핵)와 중성자(양성자와 질량이 거의 같으나 전기를 띠지 않는 소립자로서 원자핵의 기본요소가 되는 입자)가 융합하면서 중수소핵이 되면 그 질량이 줄어든다. 따라서 이 차이가 E=mc²의 공식에 따라 에너지가 되어서 방출된다.

태양내부의 온도는 약 2,500만 도 정도이고, 태양은 거의 대부분이 수소로 되어 있다. 워낙 온도가 높은 까닭에 태양 내부에서는 모든 물질이 이온화 된 ‘플라즈마’ 상태이므로 수소원자핵인 양성자와 양성자가 융합하여 중수소핵이 되면서 에너지를 방출한다.

이렇게 일어나는 핵융합 외에도 중수소와 3중수소가 결합하여 헬륨과 중성자가 되는 핵융합반응 등 여러가지 핵융합반응이 태양 속에서는 진행되고 있다. 태양 내부에서 일어나는 핵융합에서 나오는 에너지가 외부로 나오면서 태양 표면을 6,000도 가량 뜨겁게 만들고 있다. 핵융합에너지는 중력에 의한 수축에너지보다는 훨씬 풍부한 까닭에 태양의 표면온도를 6,000도로 유지하여도 수십 억 년 이상 견디어 낼 수 있기에, 태양은 핵융합 반응에 의하여 저렇게 붉게 불타고 있다고 믿어진다. 실제로 태양 속에서 일어나는 핵융합반응을 그로부터 새어 나오는 ‘중성미자’를 이 지구상에서 검출함으로써 확인할 수 있었다.

‘중성미자’는 눈에 보이지도 않고 피부에 닿아도 느끼지도 못하는 까닭에 우리들이 모르고 있지만 실제로는 빛보다 1,000배 정도 더 많이 태양으로부터 방출되고 있다. 1960년대에 이르면서 인류는 핵분열에 의한 원자력발전을 하기 시작했지만 그 방사성폐기물 때문에 골치를 앓게 되었다. 과학자들은 태양처럼 무공해 에너지를 만들어내는 미니 인공 태양을 만들어 보려고 계획하기 시작했다.

핵융합반응을 일으키려면 먼저 온도를 수천만 도로 올려야 한다. 태양 내부처럼 높은 온도에서 원자들이 전자를 벗어 던지고 이온화되어 있는 ‘플라즈마’ 상태를 만들어야 한다. 그래야만 태양 내부에서처럼 원자핵과 원자핵이 부딪쳐서 핵융합이 일어날 수 있게 된다. 그렇지만 태양은 허공에 떠있기에 아무리 뜨거워도 괜찮지만 지구상에서 수천만 도가 되는 ‘플라즈마’를 가두어 둘 용기를 만들기란 지극히 어렵다. 어떤 물질이든 수천만 도가 되면 녹아버리기에 인공 태양을 만들 수 없으리라 생각된다.

그렇지만 과학자들은 이 어려움을 벗어나는 원리적인 방법을 생각하게 되었다. 태양처럼 뜨거운 ‘플라즈마’가 용기에 닿지 않고 떠있는 상태를 만들 수 없을까? 그런 발상이었다. 다행히도 길은 있다. 전류가 흐르면 그를 둘러싼 둥근 자장이 생긴다는 ‘로렌쯔의 힘’이란 물리법칙을 이용하는 것이다. 가만히 두면 확산해서 퍼져나가는 가스를 확산을 방해하는 자장으로 묶어둔다는 것이 핵심 아이디어가 되겠다. 태양은 퍼져 나가려는 가스를 중력에 의하여 묶어서 허공에 뜬 불덩이를 만들 듯 ‘자장제어법(Magnetic Confinement)’으로 알려진 원리를 이용하여 용기의 벽에 닿지 않고 허공에 떠 있는 불덩이를 만들어 미니 인공 태양을 만들려고 하고 있다.

워낙 어려운 기술인지라 제어된 상태(Confinement)가 오래가지도 못하고 아직은 전력이 소모되는 것보다 나오는 핵융합에너지가 적은 상태이다. 그러나 이런 미니 인공 태양을 만들려는 국제공동연구 기구가 생겨 있고 우리나라에서도 대덕 연구단지의 기초과학지원연구소가 이런 프로젝트에 가담하고 있다. 멀지 않은 장래에 세계 최초의 미니 인공 태양을 볼 수 있으리라 생각된다.

옛날 그리스의 신화를 보면 하루에 태양이 여러 개 나타나 사람을 혼돈시키는데 이는 지도자가 민정을 살피지 못하기 때문이라고 여겼다. 뉴 멕시코에서 처음 원자탄 실험을 했을 때도 멀리 지나가던 트럭 운전기사가 관할 경찰서에 태양이 떴다가 지더니 다시 몇 시간 뒤에 솟아 올랐다고 보고한 적이 있다 한다.

신라시대에는 해가 여러 개 떠서 도술이 뛰어난 스님이 해를 하나로 만들었다는 신화가 전해오기도 한다. 이제 멀지 않아 인공 태양을 만들면 이런 이야기들이 완전한 허상은 아니라는 것도 수긍이 갈 것이다.
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