무한한 에너지를 얻기 위한 원대한 구상
글 : 마이클 핀클 사진 : 파올로 베르초네
세계 곳곳에서 무한한 잠재력을 가진 핵융합 에너지를 활용하는 것을 목표로 치열한 경쟁이 펼쳐지고 있다. 프랑스 남부의 한 작은 마을에서 추진 중인 초대형 연구 프로젝트를 통해 인류는 에너지 수요 문제를 단번에 해결할 수 있는 방법에 조금씩 가까워지고 있다. 그 프로젝트의 목표는 지구상에 별을 만드는 것이다.
기사 본문에서 발췌한 내용을 일부 공개합니다.
우주 공간에 존재하는 실제 별들은 그 작동 원리가 지극히 단순하다. 태양은 지금으로부터 약 46억 년 전 한 가지 물질이 주를 이루는 성운에서 기원했다. 바로 우주에 가장 풍부하게 존재하는 가장 기초적인 원소인 수소다. 이 성운에 중력이 작용해 거대한 회전 구체가 형성됐으며 계속해서 압축이 진행되면서 밀도와 열기가 치솟았고 핵의 온도가 약 1500만℃까지 상승했다.이처럼 높은 온도와 압력에서 수소가 충돌하면 전자가 분리되면서 원자의 입자들이 마구 뒤섞여 떠다니는 상태인 플라스마가 형성된다. 고체와 액체, 기체에 이은 물질의 네 번째 상태를 일컫는 플라스마는 번개와 네온 사인을 제외하면 지구에서는 극히 드물게 관찰되는 현상이다. 하지만 플라스마는 태양계에 존재하는 전체 물질의 99% 이상을 차지하며 그중 대부분이 태양 내부에 마구 뒤섞인 상태로 저장돼 있다. 태양 플라스마에서는 매 순간 수소 원자 네 개가 결합해 헬륨을 생성하는 일련의 반응이 수조 번씩 일어난다. 핵융합 온도가 훨씬 높은 헬륨은 1500만℃에서도 쪼개지거나 융합하려는 기미도 없이 마치 튼튼한 구명정처럼 혼돈 상태인 태양 내부를 유유히 떠다닌다. 그리고 태양에는 앞으로 50억 년 동안 끊임없이 헬륨을 만들어낼 수 있는 충분한 양의 수소가 존재한다.
이러한 핵융합 반응이 일어날 때마다 한 가지 반응이 더 수반된다. 헬륨 원자 한 개는 수소 원자 네 개보다 다소 가볍기 때문에 높은 에너지를 지닌 잔류 입자가 플라스마를 헤집고 다니며 태양 표면으로 서서히 이동해 우주 공간으로 배출된다. 그중 지구 방향으로 방출된 물질이 소량의 빛과 열을 지구에 전달한다.
여기에서 태양의 막강한 힘이 여실히 드러난다. 태양이 1초마다 생성하는 총 에너지만으로 전 지구에서 수십만 년 동안 넉넉하게 소비하는 전력을 충당할 수 있다. 게다가 별이 에너지를 생성하는 과정은 놀라울 정도로 수월해 보인다. 그렇다면 지구상에 더 작은 태양을 만들어 그 에너지를 활용할 수 있다면 어떨까?
