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[기고] ‘야심성유휘’<夜深星逾輝>의 진리

낙관보다는 비관으로, 확신보다는 회의로 얼룩진 지난해의 그림자를 지우며 을사년 새해를 맞이했다. 하지만, 지구촌은 아직도 전쟁, 테러, 여객기 참사, 탄핵으로 인한 불확실성으로 인해 희망과 절망이 뒤범벅된 상태여서 사람들의 마음이 어둡기만 하다. 이럴 때일수록 우리는 삶의 균형과 조화를 이룰 필요가 있다. 빛과 어둠은 삶의 일부로 서로 공존하게 마련이다.   밤은 어둠과 고난을 상징한다. 우리가 어려운 상황 한가운데 있을 때, 모든 것이 어둡고 답답하게 느껴진다. 허나 어려운 시기일수록 그 속에서 더 큰 깨달음이나 가능성을 발견할 수 있다. 인생의 어려움이나 고난이 깊어질수록, 희망이나 긍정적인 요소가 더 돋보이게 된다.     그런 시점에서 점점 더 뚜렷하게 빛을 발하는 별들은 고난 속에서도 희망과 기회가 존재함을 일깨워 준다.     별은 수소를 헬륨으로 바꾸는 핵융합 반응을 하면서 스스로 빛을 발하는 천체이다.     별처럼, 우리도 내면의 강인함과 인내심으로 성숙해져서 긍정적이며 상황을 앞서서 주도하는 삶을 살아야 한다. 별이 밤하늘의 어둠 속에서 빛을 발하듯, 힘든 상황에서도 우리에게 희망과 용기를 발견할 수 있다는 강한 메시지를 전한다.     마치 별이 어둠 속에서 가장 아름답게 빛나듯, 우리의 인생에서도 어려움이 있어야 그것을 이겨낸 성취와 기쁨이 더욱 값지게 느껴지게 된다.   어둠 속에서 밝게 빛나는 별은 이러한 역경 속에서 오히려 빛을 발하는 존재의 아름다움과 가능성 그리고 희망을 상징한다. 어둠이 깊을수록 별빛이 더욱 선명하게 드러나듯, 어려운 시기일수록 희망과 내면의 강인함이 더욱 빛을 발해야 한다.     밤이 깊어질수록 별이 더 밝게 빛난다는 것은 어려움이 깊어질수록 인내하면서 더 많은 것을 배우고 성장할 수 있음을 뜻한다. 왜냐하면 우리는 어려운 시간을 지나면서 더 강해지고, 결국 그 과정이 우리에게 빛을 비추게 되기 때문이다. 별빛이 시간이 지날수록 더 뚜렷하게 보이듯이, 우리도 어려움을 통해 더욱 성숙해질 수 있다는 가능성을 보여줄 수 있어야 한다.   밤이라는 어두운 시간이 지나가면 아침이 오듯이, 힘든 시간이 끝나면 희망과 기회가 찾아온다는 교훈을 기억해야 한다. 고난의 시기를 지나면, 결국엔 더 밝은 미래와 성취가 있기 때문이다. 어려운 상황일수록 사람의 진정한 가치나 잠재력이 드러나게 마련이다.     고난을 겪을 때, 평소에는 보이지 않던 힘과 지혜가 발휘될 수 있다. 어려운 순간에도 희망을 잃지 말고, 고난을 통해 성장하면, 마지막에는 밝은 빛이 있을 것이라는 확고한 믿음을 가져야 한다. 그러면 절망 대신 희망을 갖게 되고, 삶의 도전을 긍정적으로 받아들일 수 있게 된다.   빛과 어둠, 이 둘을 동시에 인정하는 것이야말로 우리의 삶을 전면에서 직시하는 용기이고 지혜라고 한 철학자는 말했다. 왜냐하면 빛은 어둠을 만들고 어둠은 빛을 드러내기 때문이다. 야심성유휘(夜深星逾輝), “밤이 깊어 갈수록 별은 더욱 밝게 빛난다.” 먼 어두운 밤길을 걸어가는 사람들과 함께하는 따뜻한 위로와 격려의 말이다. 손국락 / 보잉사 시스템공학 박사기고 진리 상황 한가운데 핵융합 반응 을사년 새해

2025-01-13

[박종진의 과학이야기] 핵융합 발전

현재 거의 모든 에너지원은 전기다. 전기가 없으면 세상이 멈춘다. 그러므로 안정적으로 전기를 생산한다는 것은 인류의 존속과도 무관하지 않다. 발전의 초기 단계에는 수력에 의존했지만, 차츰 전기 수요가 늘면서 화력을 이용해서 발전하더니, 이제는 원자력 발전까지 해서 폭주하는 에너지 수요를 채우고 있다. 그러나 화력 발전은 공해 문제와 지구온난화 문제를 일으켰고, 원자력 발전은 그 안전성과 사용 후 나오는 핵폐기물 처리라는 큰 문제에 봉착했다.   그러던 중에 우리의 태양처럼 핵융합을 이용하여 에너지를 얻을 수도 있다는데 착안했다. 그런데 문제는 아직 기술적인 문제가 해결되지 않았다.     핵융합 발전이란 밤하늘에 수없이 반짝이는 별들이 빛과 열을 내듯 인공적인 핵융합으로 전기를 생산하는 것이다. 즉, 인공 태양을 만들어 거기서 나오는 열로 물을 끓여 터빈을 돌려서 전기를 만든다는 계획이다. 그렇게만 되면 우주에서 가장 풍부한 수소를 원료로 발전을 하게 되고, 아무 찌꺼기도 남지 않는 글자 그대로 무한 청정에너지가 아닐 수 없다. 벌써 이론적으로 그리고 실험실에서는 성공했다.   그런데 얼마 전에 미국 대통령이 뜬금없이 핵융합 발전이 코앞에 다가왔다는 발표를 했다. 무진장한 원료가 있고 폐기물 처리도 필요 없는 그야말로 꿈의 에너지 시대가 곧 열릴 것이라 했다. 연구소에서는 이미 성공하여 핵융합을 이용해서 전기를 만들었는데 왜 뒷북을 치는 걸까?   거기에는 경제성이란 관문이 있기 때문이다. 아무리 기술적으로 문제가 없다고 하더라도 원가가 너무 많이 들어가면 소용이 없다. 예를 들어, 100달러만큼의 전기를 만들기 위해서 300달러를 투자해야 한다고 하면 실험실이 아니고서야 아무도 그런 일을 하려고 하지 않을 것이다. 이번에 미국 대통령의 발표 내용은 드디어 경제성이란 관문을 무사히 넘겨서 곧 상용화의 단계에 이를 것이란 희망적인 말이었다.   그동안 이루어진 과학의 역사를 보면 어떤 이론이 나온 후 실험에 성공하고 나서도 채산성이 갖춰져서 상용화하는데 적어도 20년, 심지어는 50년 정도 걸릴 때도 있었다고 하니 이번에도 지금은 아직 샴페인 병을 딸 때는 아닌 것 같다. 하지만 대통령은 친절하게도 10년 정도 걸릴 예정이라고 덧붙였다. 지금 한창 휘발유 엔진 자동차가 퇴장하고 전기 자동차가 무대에 등장하기 시작했다. 이제는 제법 전기 자동차가 길거리에 많이 보인다. 그렇게 상용화가 되기는 했지만, 아직도 적지 않은 문제가 산적해 있는 것도 사실이다. 핵융합 발전은 아직 상용화 단계는 아니다. 기술적으로 넘어야 할 산이 많아서 가야 할 길이 아직도 멀고도 험난하다.   수소 핵융합이란 수소 원자 4개가 헬륨 원자 한 개로 변하는 것이다. 그때 생긴 아주 미세한 질량의 차이로 아인슈타인의 E=mc²의 공식에 의해서 막대한 에너지가 나온다. 태양은 지난 45억 년 동안 그런 식으로 빛과 열을 내면서 지구에 생명을 출현시켰고, 우리 인류가 앞으로 사용할 에너지를 어떻게 만들 수 있는지 보여 주었다. 우리의 에너지 원천인 태양은 앞으로도 65억 년은 더 핵융합을 계속할 것이라고 한다. (작가)       박종진박종진의 과학이야기 핵융합 발전 핵융합 발전 원자력 발전 수소 핵융합

2023-06-23

인공태양 점화, 무한 에너지 첫발

정부가 무한 청정에너지로 기대되는 핵융합 발전을 실현하는 데 필요한 첫 번째 이정표에 도달했다. 핵융합 발전은 태양이 에너지를 만들어내는 방식과 같아 ‘인공태양’으로도 불린다.   제니퍼 그랜홈 에너지부 장관은 지난 13일 ‘로런스 리버모어 국립연구소’(LLNL)에 있는 핵융합 연구 시설 ‘국립점화시설’(NIF)의 연구팀이 지난 5일 핵융합 ‘점화’(ignition)를 처음으로 성공했다고 발표했다.   핵융합 점화는 핵융합을 일으키기 위해 투입한 에너지보다 더 많은 에너지를 핵융합 반응으로 생산하는 것을 의미한다.   이에 성공하면 에너지를 추가로 투입하지 않아도 핵융합 반응이 지속해서 연쇄적으로 일어날 수 있기 때문에 핵융합 연구에 중대한 이정표로 평가된다.   핵융합이 일어나려면 수소의 원자핵과 전자가 분리된 상태인 플라스마를 만들고 이를 초고압 초고온으로 가열해 원자핵끼리 융합하도록 해야 한다.     NIF에서는 중수소와 삼중수소가 들어 있는 BB탄 크기의 금속 캡슐에 강력한 레이저를 쏴 내부를 초고압 초고온 상태로 만들어 핵융합을 일으키는 ‘관성 가둠 핵융합’(Inertia Confinement Fusion) 방식을 연구해왔다.     NIF 연구팀은 지난 5일 실험에서 2.05메가줄(MJ)의 에너지를 투입해 3.15MJ의 핵융합 에너지를 얻어냈다.     ‘줄’(J)은 에너지 및 일의 국제표준 단위로, 1J은 1N(뉴턴·힘의 단위로 1N은 질량 1kg인 물체에 작용했을 때 가속도 1m/sec2로 움직이게 하는 힘을 말한다)의 힘으로 물체를 힘의 방향으로 1m 만큼 움직이는 동안 하는 일 또는 그렇게 움직이는 데 필요한 에너지를 말한다.     에너지부는 이 실험으로 관성 가둠 핵융합의 가장 근본적인 과학적 근거를 입증했다고 설명했다.   킴벌리 부딜 LLNL 연구소장은 이날 브리핑에서 “실험실 환경에서조차 캡슐을 점화하지 못하면 관성 가둠 방식을 활용한 핵융합 발전을 기대할 수 없다”며 “우리는 매우 오랫동안 이 근본적인 첫 발걸음을 내딛지 못해서 핵융합 연구에 진전이 없었다"고 설명했다.   그랜홈 장관은 “핵융합 점화를 실현하는 데 경력을 바친 NIF 연구자와 직원들이 이룬 획기적인 성과이며 이 이정표가 더 많은 발견으로 이어질 것을 의심하지 않는다”고 말했다.     그러나 이번 성과가 안정적인 핵융합 발전으로 이어지기에는 극복해야 할 과제가 여전히 많다.     NIF가 핵융합을 일으키는 데 사용한 레이저 장비는 레이저를 만드는 데 사용한 에너지의 극히 일부만 실제 레이저로 전환하는 등 상업용 발전소에서 이용하기에는 너무 크고 비싸고 비효율적이다.     또 핵융합 발전을 하려면 처음에 에너지를 공급한 뒤로는 자체적으로 핵융합 반응이 연쇄적으로 일어나야 하는데 현재 NIF 시설은 한 번에 한 건의 핵융합 반응을 일으키는 것만 가능하다.     부딜 연구소장은 상업적 핵융합 발전이 언제 가능하겠느냐는 질문에 “과학뿐 아니라 기술적으로 넘어야 할 매우 큰 장애물들이 있다”고 말했다.     그는 “이번에는 한 번에 하나의 캡슐을 점화했지만, 상업적으로 핵융합 에너지를 생산하려면 1분 이내에 더 많은 점화가 일어나야 한다”며 “기반 기술 연구에 노력과 투자를 집중하면 몇십 년 내에 발전소를 지을 수 있을 것"이라고 전망했다.인공태양 에너지 핵융합 에너지 인공태양 점화 핵융합 점화

2022-12-13

미국, 사상 첫 핵융합 에너지 생산

  미국 정부가 핵융합 발전으로 에너지를 생산하는 데 세계 최초로 성공했다. 핵융합 발전은 태양이 빛과 열을 내는 원리를 구현한 것으로, ‘인공 태양’·‘꿈의 에너지’ 등으로 불린다. 온실가스나 오염물질을 배출하지 않는 전력을 사실상 무제한으로 얻게 될 것이란 기대가 나온다.     제니퍼 그랜홈 에너지부 장관은 13일 워싱턴DC에서 ‘로런스리버모어국립연구소’(LLNL) 과학자들과 기자회견을 열고, “핵융합 발전과 관련한 중요한 과학적 돌파구를 마련했다”고 밝혔다. 그랜홈 장관은 “과학자들이 별과 태양에서만 발견되는 것과 같은 방식의 핵융합 재연에 성공했다”며 “탄소배출 없이 풍부한 전력을 공급할 수 있는 핵융합 발전 가능성에 한 단계 더 가까이 가게 됐다”고 말했다.   LLNL 과학자들은 지난 5일 핵융합 실험에서 ‘순 에너지(net energy gain)’를 얻는 데 성공했다. 순 에너지란 에너지를 만드는 데 소모한 에너지보다 얻은 에너지가 많다는 의미다. LLNL 내 핵융합 연구 시설인 국립점화시설(NIF)에서 진행된 핵융합 반응 실험에서 2.1메가줄(MJ)의 에너지를 투입해 2.5MJ의 열에너지를 얻는 데 성공한 것으로 알려졌다. 1950년대 이후 많은 과학자가 핵융합을 시도했지만, 순 에너지를 생산한 것은 이번이 처음이다. 다만 실제 핵융합 기술이 상용화되려면 수십 년의 시간이 걸릴 전망이다.   김은별 기자 [email protected]핵융합 에너지 성공

2022-12-13

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