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에너지

  • PART4. 핵융합 실현 기술 500테라와트(TW). 미국 전역에서 사용하는 순간 전력량의 무려 1000배에 이르는 에너지다. 이 막대한 에너지가 새끼 손톱만한 한 점에 집중된다. 지구에서 가장 강력한 레이저에 실린 채로다. 화력이 집중되는 지점에 놓인 작은 금속 원통 용기 안에서는 지구에서는 볼 수 없는 물리현상이 나타난다. 벽을 이루는 금 성분이 강력한 엑스선을 방출하기 시작한다. 금속 용기 한가운데는 1억 분의 1초 만에 온도가 4000만K까지 치솟는다. 이 원통의 중심부에 놓인 작은 물질은 순간적으로 폭발을 일으킨다. 폭발의 반작용으로 물질 내부에서는 별의 중심부에서나 만날 수 있는 초고밀도의 압축이 일어난다. 그리고 그 속에서 별의 에너지가 탄생한 다. 핵융합이 일어나는 것이다. 이것은 미국 캘리포니아주 리버모어의 국립점화시설(NIF)에서 하고 있는 독특한 핵융합 실험이다. ‘관...
  • PART7. 인류의 꿈이 모였다 이터(ITER) “쿵쾅쿵쾅!” 이현곤 이터(ITER)한국사업단 기술본부장이 보여주는 사진을 가만히 들여다 보자, 귓가로 둔탁한 해머 소리가 들리는 듯 했다. 활엽수가 무성하게 덮인 벌판 한가운데에 놓인 가로 1km, 세로 0.5km의 부지 위로 남프랑스 프로방스의 따스한 햇살이 내리쬐고 있었다. 현재 거대한 건물을 짓기 위한 기초작업이 한창이었다. 이곳에서는 진짜 발전소 규모의 장치를 이용해서 핵융합 에너지 실험을 진행한다. 실제 전기 생산 직전까지 실험 이터는 기념비적인 프로젝트다. 지금까지 연구해온 초전도 토카막 건설과 운영 기술, 플라스마 물리학 지식을 총동원해 지상에 초대형 핵융합 장치를 건설한다. 반경은 케이스타의 약 3배, 부피는 약 25배에 이른다. 미래의 상용 핵융합로에 필요한 규모와 거의 같다. 이터는 스스로 타면서 핵융합 에너지를 만들 수 있는 최...
  • 새롭게 밝혀진 반 앨런대의 비밀[Knowledge] 방사능벨트가 지구 보호한다고? 반 앨런대가 인류를 태운 채 우주 공간에 떠 있는 ‘지구 호’를 보호한다는 주장이 나왔다. 영화 ‘스타트랙’에 나오는 함선 엔터프라이즈호의 투명 보호막처럼 말이다. 반 앨런대는 지구를 둘러싼 강력한 방사능 벨트인, 지금까지 인공위성을 망가뜨리는 주범으로 여겨져 왔다. 과연 진짜 얼굴은 무엇일까. 1959년, 과학자로는 매우 드물게 타임지의 표지를 장식한 미국의 물리학자가 있습니다. 바로 제임스 반 앨런(1914~2006년)입니다. 그는 1958년 지구 대기권 바깥의 특정 지역에서 고에너지 하전 입자가 검출된다는 것을 발견했습니다. 당시 우주에 쏘아 올린 미국 로켓 익스플로러 I, II가 하전 입자의 개수를 세는 가이거 카운터(Geiger counter)를 싣고 있었던 덕분이지요. 고에너지 하전 입자들이 지구 자기장에 붙잡혀 도넛 모양으로 분포해 있는 &l...
  • [Origin] 기체 방울 속에 우주와 블랙홀을 재현하다 유료 90여 년 전 한 무명 과학자가 신비로운 물리 현상을 예견했다. 극저온까지 냉각시키면 물질을 이루는 모든 입자가 양자역학적으로 동일한 상태가 되는 보스-아인슈타인 응축체다. 단순히 흥미로운 현상이라고만 여겼던 보스-아인슈타인 응축체가, 최근 물리학의 미해결 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 1925년, 인도 출신의 물리학자 사티엔드라 나트 보스가 논문을 한 편 작성했다. 당시 기술로는 만들 수 없는, 상상과 방정식 속에 존재하는 신비로운 물질에 대한 것이었다. 그는 논문을 왕립학회에 제출했지만 거절 당했고, 다시 알베르트 아인슈타인에게 보냈다. 신의 한 수란 이런 것일까. 아인슈타인은 논문의 진가를 한눈에 알아보고는 직접 독일어로 번역해 ‘물리학저널’에 게재할 수 있도록 주선해 줬다. 그렇게 세상에 나온 이론이 바로 보스-아인슈...
  • 서울공대카페 51 재료공학부[Career] 전극에 심은 나무, 수소에너지를 만들다 유료 인터뷰를 하기 위해 들어선 장호원 서울대 재료공학부 교수의 사무실 한쪽 벽면을 차지하고 있는 TV에는 희한한 그림이 띄워져 있었다. 편평한 금속판 위에 작은 나뭇가지 같기도 하고 솔잎 같기도 한 것이 박혀 있었다. 호기심을 참지 못하고 물었다. “수소에너지 연구를 하신다고 들었는데요. 저 나무들은 뭔가요?” 장 교수는 태연하게 “저게 수소에너지를 만드는 전극”이라고 말했다. 햇빛을 최대로 받는 나노인공나무 전극 수소에너지는 최근 각광받는 친환경 에너지원이다. 하지만 중요한 문제가 발목을 잡고 있다. 전기분해할 때 드는 비용이 수소에너지를 사용했을 때 얻는 이득보다 더 비싸다는 점이다. 장 교수는 이 문제를 해결하기 위해 돈을 들이지 않아도 얻을 수 있는 에너지, 태양에너지를 이용하기로 했다. 장 교수는 “태양광을 이용해...