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달에 존재하는 21세기 에너지원 헬륨3

'우주선 연료로 최적' 평가

 

달에 존재하는 헬륨3을 지구의 에너지원으로 사용할 날은 언제일까.


데일리뉴스(http://dailynews. yahoo.com)는 7월 초 미국의 우주과학자들이 헬륨의 동위원소인 헬륨3을 21세기 지구의 에너지원이 될 것으로 본다고 전했다. 헬륨3은 풍선이나 비행선을 띄울 때 사용되는 헬륨의 동위원소로 방사성물질을 방출하지 않으며, 두개의 양성자와 하나의 중성자로 구성된 핵을 가지고 있다. 이러한 헬륨3은 지구에는 거의 없고 달에 풍성하게 존재한다.

오는 2050년에는 지구의 인구가 약 1백20억명으로 증가하고 이에 따라 에너지 수요도 현재의 약 8배로 가파르게 증가할 것이다. 따라서 오늘날 인류가 해결해야 할 가장 시급한 문제 중 하나는 폭증하는 에너지수요를 충족시킬 방법을 찾는 것이다. 이에 대해 위스콘신대학 핵융합기술연구소(FTI)의 제럴드 쿨친스키 소장은 그 해답을 달에서 찾을 수 있다고 주장한다.

과학자들은 달표면에 수천년 동안 지구에 에너지를 공급해줄 수 있는 약 1백만t의 헬륨3이 존재한다고 생각한다. 아폴로 17호의 우주인이면서 FTI의 연구원이기도 한 해리슨 슈미트는 우주왕복선으로 한번에 수송할 수 있는 약25t의 헬륨3은 1년 동안 미국 전역에 에너지를 공급할 수 있을 것이라고 말했다.

헬륨3이 만들어지는 것은 태양풍과 관련돼 있다. 태양풍에 실려 달로 날아가는 전하 입자들은 빠른 속도로 달의 표면에 부딪히면서 헬륨3을 달표면에 쌓이도록 한다. 이같은 방식으로 헬륨3은 수십억년 동안 축적돼 현재는 그 두께가 수m에 달한다.

이 분야에서 오랫동안 연구를 해온 쿨친스키 소장은 “헬륨3은 달에 있는 현금창고다”고 말하면서 헬륨3을 같은 양의 에너지를 내는 오일연료로 환산하면 1t당 약40억 달러의 가치가 있는 것이라고 평가했다.

1951년에 핵무기 개발을 위해 핵융합연구가 시작된 이래 핵무기 제조의 부산물로 만들어진 헬륨3은 지구상에 수백kg이 존재하는 것으로 알려졌다. 1969년 아폴로 우주선이 헬륨3을 달 표면에서 발견했지만 이를 에너지원으로 사용하는 방안에 대한 연구는 1986년에 이르러서야 이뤄졌다. 현재 헬륨3은 행성간 여행을 위한 우주선의 에너지원으로 최적이라는 평가를 받고 있다. 특히 방사성물질 등 위험한 부산물이 거의 배출되지 않는 무공해 에너지원으로서의 가치도 높다. 열핵반응을 위한 핵융합로의 크기도 농구공 크기 정도로 작다. 하지만 생산 가능한 에너지의 양은 많다. 연구자들이 헬륨3을 미래의 에너지원으로 주목하는 이유다.

하지만 헬륨3을 추출하고 수송하는데 막대한 비용이 들어 경제성이 없다는 큰 문제점을 안고 있다. 예를 들어 70t의 헬륨3을 생산하기 위해서는 약 1백만t의 달 토양을 8백。C까지 가열해야 하기 때문이다. 앞으로 달의 헬륨3을 지구의 에너지원으로 사용할 수 있게 된다면 헬륨3이 풍부한 토성과 천왕성에도 관심을 가질 수 있을 것으로 기대된다.

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2000년 08월 과학동아 정보

  • 동아일보사 편집부

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