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‘스타워즈’ 하면 광선검이 가장 먼저 생각난다고? 스타워즈 팬이라면 누구나 하나쯤은 소장하고 있을지도? 실제 과학기술로 이 스타워즈 광선검을 만들 순 없을까? 심지어 최근 프랑스에서는 광선검 펜싱 대회도 열렸다는데…. 

광선검이 아니고 플라스마 검이다?

영화 <;스타워즈>;에서 ‘광선검’은 우주에서 발견되는 가상의 희귀 광물 ‘카이저 수정’으로 만들어져요. 이 수정의 종류에 따라 광선검의 색이 결정되지요. 

국가핵융합연구소 유석재 소장은 “광선검을 만들려면 고온의 플라스마를 사용하는 방법이 가장 가능성이 높다”고 설명했어요. 플라스마는 기체상태의 물질에 매우 큰 에너지를 가하면 만들어져요. 에너지를 흡수한 전자가 원자에서 떨어져 나오면 양전하를 띠는 원자핵과 음전하를 띄는 전자가 자유롭게 움직이는데, 이 상태를 ‘플라스마’라고 해요. 고체, 액체, 기체에 이어 물질의 4번째 상태라 불리는 플라스마의 대표적인 사례는 태양의 내부예요. 태양은 이 플라스마 상태에서 가벼운 수소원자로 무거운 헬륨 원자를 만드는 핵융합 반응 덕분에 강력한 빛 에너지를 내뿜지요. 국가핵융합연구소는 이런 핵융합에너지를 얻기 위해 초고온, 고밀도의 플라스마를 만들고 유지하기에 적합한 방법을 찾고 있어요.

유석재 소장은 “고온의 플라스마와 이를 제어하는 장치를 만들어 칼자루에 넣을 수 있다면 광선검처럼 물체를 녹여 벨 수 있을 것”이라고 말했어요. 

플라스마로 미니 광선검을 만들었다고?

지난해 6월, 중국전자과학기술대학교 테라헤르츠 연구센터 웬지 푸 연구팀은 석영 튜브 없이도 안전한 플라스마제트를 만들었어요. ‘플라스마제트’는 마치 광선검처럼 플라스마를 가느다란 틈으로 빠르게 내뿜어 물건을 잘라내거나 소독하는 장치예요.

기존에는 플라스마의 모양을 유지하기 위해 석영 튜브가 필요했어요. 석영 튜브가 없으면 플라스마의 전하들이 흩어져 손에 전기가 통할 수 있기 때문이에요. 연구팀은 석영 튜브 대신 이중으로 된 관으로 플라스마가 흩어지지 않도록 감쌌어요. 내부는 플라스마를 만들고 외부는 아르곤 기체를 내뿜어 플라스마 모양을 유지했어요. 두 관을 흐르는 기체의 속도와 양을 조절하면 플라스마의 길이와 두께도 바꿀 수 있었지요. 서울대학교 원자핵공학과 김곤호교수는 “플라스마제트는 로봇의 기억장치를 만드는 반도체를 만들 때도 사용한다”며 “플라스마의 쓰임은 다양하다”고 말했어요.

_INTERVIEW

유석재(국가핵융합연구소 소장)

“우주에서 살려면, 플라스마가 필요해요!”

지난 1월 8일, 국가핵융합연구소 유석재 소장님을 만났어요. 스타워즈를 좋아해 한때 광선검 같은 플라스마제트를 제작하는 방법을 연구했다며, 현재는 플라스마로 인공 태양을 만들기 위해 연구하고 있다고 말씀하셨지요.

 Q 스타워즈를 보며 항상 궁금한 점이 있었다고요?

영화 <;스타워즈>; 등장인물들은 우주선을 타고 긴 시간 우주를 여행해요. 영화를 보며 우주선의 연료는 어떻게 구하는지, 생활할 때 나온 쓰레기는 어떻게 처리할지 궁금했어요. 만약 저라면 플라스마를 이용했을 것 같아요. 강한 플라스마를 만들어 에너지를 얻고, 플라스마로 쓰레기를 분해하는 거죠. 플라스마를 계속 연구하면 스타워즈처럼 우주에서 살 수 있을 거예요.

 Q 어린이과학동아 독자들에게 해주실 말씀이 있다고요?

석탄이나 석유 같은 화석 연료는 언젠가 사라져요. 과거 자원을 보유한 나라가 에너지 강국이었다면 앞으로는 기술력이 있는 나라가 에너지 강국이 될 거예요. 현재 국가핵융합연구소는 프랑스 남부 카다라쉬에서 미국, 유럽, 일본, 러시아, 중국, 인도와 함께 ‘ITER’라고 하는 국제 공동 핵융합연구시설을 개발하고 있어요. 2025년에 완공하여 연구를 시작할 계획인데, 훗날 독자 여러분들과 함께 이곳에서 연구하게 되길 바라요. 그래서 우리나라를 에너지 강국으로 이끌어주세요!