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202107.23

우주시대 새 역사를 열어갈 새로운 에너지는?

KFE   
https://fusionnow.kfe.re.kr/post/nuclear-fusion/1308


Welcome to the dawn of a new space age




“새로운 우주 시대의 새벽에 온 것을 환영합니다.”


영국의 억만장자이자 글로벌 기업 ‘버진그룹’의 창업자인 리처드 브랜슨 회장은 지난 7월 11일 우주 시범 비행에 성공하며 본격적인 우주 관광 시대의 신호탄을 쏘아올렸습니다. 그는 “일생일대의 경험이었다. 모든 것이 마술 같았다”고 소감을 밝히며, 우주를 향한 인류의 도전이 새로운 국면에 돌입했음을 세상에 보여주었습니다.


아쉽게도 ‘처음’을 장식하는 것은 놓쳤지만 바로 그의 뒤를 이어 우주기업 ‘블루 오리진’의 창업자인 제프 베이조스까지 우주여행에 나섰는데요. 아폴로 11호가 달에 착륙하는 것을 보며 우주에 대한 꿈을 키운 베이조스가 아폴로 11호 달 착륙 52주년을 맞이하는 역사적인 날, 우주 여행을 성공적으로 마쳤습니다.


이에 질세라 테슬라의 최고 경영자인 일론 머스크가 이끄는 ‘스페이스X’도 오는 9월 민간인을 태우고 우주선 발사를 준비하고 있는데요. ‘고도로 진보한 기술은 마법과 구별되지 않는다’고 말했던 유명 SF 작가 아서 클라크의 말처럼 우리는 마법 같은 일들이 일어나는 세상을 살아가고 있습니다.


새로운 차원의 문명은 에너지 혁명과 함께 시작된다


바야흐로 인류의 삶의 무대가 지구에서 우주로 확장되는 대변혁기입니다. 16세기 대항해 시대를 열고 아메리카를 발견한 인류는 이제 우주의 문을 열고 새로운 우주 시대를 향한 도전에 나서고 있습니다.


인류의 역사는 에너지 발전의 역사와 맥을 같이 합니다. 선사시대 불을 발견한 인류는 비로소 정착 생활을 영위하며 농업혁명을 이루었고, 석탄과 석유 에너지 사용은 산업혁명과 산업화의 꽃을 피웠습니다. 즉 인류 문명이 한 단계 발전할 때마다 그를 뒷받침할 에너지 혁명이 함께했습니다. 지금까지 인류가 쌓아온 경험과 상식이 통하지 않는 우주시대, 심우주를 향하는 인류에게 진정 필요한 것은 무엇일까요?


그 질문에 오랫동안 답을 찾기 위해 고민한 두 과학자가 있습니다. 학계와 대중의 마음을 모두 사로잡은 이 두 과학자는 새로운 시대를 여는 패러다임의 전환, 그리고 기존의 통념을 뛰어넘는 과학기술의 미래를 아주 오래전부터 그려왔습니다. 그리고 두 과학자의 시선이 한 곳에서 교차되었죠. 바로 ‘핵융합’입니다.


스티븐 호킹, 세상을 바꿀 유일한 아이디어 ‘핵융합’


스티븐 호킹

루게릭병으로 인한 장애를 극복하고 죽는 날까지 연구에 매진한 스티븐 호킹은 블랙홀의 비밀을 규명한 우주론의 권위자이자 양자중력 분야에서 뛰어난 업적을 남긴 세계적 물리학자입니다. 동시에 그는 현실 세계의 문제를 깊이 있게 성찰하고 적극적으로 목소리를 냈던 지성인으로 전 세계 많은 사람의 존경과 사랑을 받았죠.


그는 영국 과학기술의 상징이자 자존심이기도 했습니다. 영국의 과학기술이 나아가야 할 방향을 밝혀주는 참 스승이기도 했죠. 최첨단 과학기술의 결정체, 케임브리지대학의 빅 데이터 센터 오픈식에 스티븐 호킹이 초청을 받은 것은 어쩌면 당연한 일이었습니다.


당시 영국의 방송사 BBC는 세계에서 가장 유명한 물리학자이자 영국 과학기술의 스승인 호킹에게 우리 사회를 변화시킬 아이디어(World Changing idea)는 무엇인지 질문했습니다. 호킹의 대답은 그 자리에 있던 모두의 예상을 벗어난 것이었습니다. 그가 인류의 더 나은 미래를 위해 선택한 하나의 아이디어는 바로 ‘핵융합’이었습니다. 미래 기술이었으나 이미 현재가 되어버린 ‘빅 데이터’ 기술의 현장에서 인류가 다시 맞이할 새로운 미래, 가능성, 그리고 목표로 ‘핵융합’을 꼽은 것입니다.


스티븐 호킹은 오랫동안 인간이 지구를 떠날 준비를 해야 한다고 주장해 온 대표적인 과학자였습니다. 생전의 호킹은 소행성 충돌과 지구온난화, 환경오염, 핵전쟁과 인구 폭발, 유전자 조작 바이러스 등 여러 가지 이유로 머지않은 미래에 지구상 인류가 생존의 위협에 맞닥뜨릴 것이라고 경고했습니다. 그리고 인류의 멸망을 피하기 위해 우주로의 이주를 준비해야 한다고 강조했는데요. 호킹은 많은 연설과 저서를 통해 인류의 세상이 지구에서 우주로 확장되고, 인류의 ‘모든 것’이 변화하는 시점에서 필요한 가장 중요한 기술로 ‘핵융합’을 손꼽곤 했죠.


이는 2018년 발간된 호킹의 유고집 <어려운 질문에 대한 간략한 답변(Brief Answer to the Big Question)>에서도 확인할 수 있습니다. 호킹은 지구가 당면한 가장 큰 위험으로는 공룡의 멸종을 가져온 것과 같은 소행성의 지구충돌과 지구온난화를 꼽았는데요. 최고의 해법은 핵융합 에너지를 통해 공해가 없고 지구온난화를 초래하지 않는 청정에너지를 얻는 것이라고 다시 한번 강조했습니다.


몸은 장애로 자유롭지 못했지만 항상 마음만은 방대한 우주를 누구보다 자유롭게 항해했던 스티븐 호킹. 그가 미처 전하지 못한 인류의 미래는 과연 어떤 모습일까요.


미치오 카쿠, 우주문명의 시대는 어떻게 열릴 것인가


미치오 카쿠<출처=mkaku.org>


세계적인 물리학자이자 미래학자, 대중과학운동가인 미치오 카쿠(뉴욕시립대 물리학과 교수)에 따르면 21세기는 인간을 다른 행성에 ‘보낼 수 있는가’가 아니라 ‘언제 보낼 것인가’를 고민할 만큼 ‘우주탐험의 황금기’입니다.


오랜 시간 과학기술은 어떻게 우주를 인류의 무대로 바꾸고 있는가를 조망해 온 카쿠는 가장 최근의 저서인 <인류의 미래>에서도 인공지능과 로봇공학에서 천체물리학과 생명공학에 이르기까지 과학기술을 바탕으로 인류는 어떻게 위기를 극복하고 우주로 나아갈 것인가를 이야기하고 있습니다.


그의 저서에 아주 흥미로운 이야기가 등장하는데요. 천문학자인 카르다셰프가 일반적인 문명의 수준을 에너지소비량에 기초하여 3단계(▲1단계 문명 : 행성에 도달하는 모든 태양에너지를 활용하는 문명 ▲2단계 문명: 태양의 모든 에너지를 활용하는 문명 ▲3단계 문명 : 은하 전체의 에너지를 활용하는 문명)문명으로 나눈 이야기를 소개하는 대목입니다. 미치오 카쿠는 결국 모든 문명의 공통점은 에너지를 소비한다는 점이라며, 현재 지구의 문명은 약 0.7단계로 지구의 에너지 소비량이 매년 2~3%씩 증가한다고 가정할 때 앞으로 100~200년 후 1단계 문명으로 진입할 것이라고 말합니다.


카쿠는 1단계 문명이 화석연료에서 벗어나 다른 에너지원을 찾을 수 있을까?라고 질문하며 한 가지 가능성으로 핵융합을 손꼽는데요. 지금의 우리보다 100년쯤 앞선 1단계 문명은 이 기술을 완성하여 거의 무제한으로 사용할 것이라고 전망하고 있죠. 하지만 문명의 전환기 중에서 가장 어려운 것이 지금 우리가 겪고 있는 0에서 1단계로의 전환이라며, 우리가 1단계로 나아가기 위해서는 지구온난화와 생물테러 등과 같은 심각한 장애물들을 꼭 극복해야 한다는 점도 강조합니다.


결국 인류는 현재 닥친 위기를 극복하는 과정에서 핵융합 기술 혹은 우주에서 직접 태양에너지를 모으는 것 같은 최첨단 과학기술을 확보할 수 있으며, 그것이 결국 인류의 새로운 문명을 여는 열쇠이자 더 나아가 우리의 터전이 지구에서 우주로 확장되는 것과도 직결될 수 있는 것이죠.


라이트 세일(light sail)이나 핵융합 로켓, 또는 반물질 로켓을 타고 우주를 떠나는 미래의 인류라니, 미치오 카쿠가 말하는 미래는 언뜻 허황되 보일 정도로 현실과는 거리가 느껴지기도 합니다. 하지만 SF 소설 속에서나 상상하던 일이 현실이 되어가는 모습을 우리는 너무 자주, 많이 목격하고 있습니다. 우리 인류는 얼마든지 상상할 자격이 있는 것 아닐까요?


 

새 술은 새 부대에, 새로운 우주시대의 새로운 에너지 


세계 각국이 우주로 향하는 이유는 제각기 다르지만, 우주 시대의 도래는 이제 부정할 수 없는 현실이 되었습니다. 우주를 열망하는 것은 결국 우주 안에서 탄생한 인류가 근원을 찾아가고자 하는 숙명적인 이끌림인지도 모릅니다.


우주 시대는 이미 개막을 알렸고, 우리는 이제 지금과는 다른 상상을 해야 할 때입니다. 인류가 지구를 떠나 햇빛 한 줄기, 바람 한 점 없는 망망대해 우주를 여행할 때 필요한 것이 과연 무엇인지.


인류의 새로운 미래를 개척하기 위해 모든 가능성을 현실로 만들어 가는 일, 그것이 새로운 우주 시대를, 새로운 에너지 혁명을 준비하는 0.7단계 문명의 인류에게 주어진 숙제가 아닐까요?


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