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‘미래의 대체 에너지원, 헬륨3 확보에 달렸다.’ 지난해 10월 미국 부시 대통령은 달에 기지를 건설하겠다는 내용의 우주개발 계획을 발표해 관심을 끌었다. 물, 공기가 없는 황량한 달 표면에 우주기지를 건설하려는 이유는 뭘까. 목적은 많겠지만 특히 미래 에너지 자원 확보를 선점하기 위한 것으로 보는 시각이 많다. 미국이 달 표면에 널려있는 헬륨3을 가져와 고갈될 지구의 화석연료를 대체해서 쓸 계획을 세우고 있다는 것. 에너지 자원은 앞으로 턱없이 모자랄 것으로 예상되고 있다. 대체할 마땅한 자원도 없다. 때문에 연구되고 있는 것이 핵융합 발전이다. 태양이 에너지를 만드는 것과 유사하다고 해서 ‘인공태양’이라고도 불리는 핵융합발전은 이중수소와 삼중수소를 결합시켜 헬륨을 만들 때 손실되는 질량을 에너지로 이용한다. 원자력 발전이 중성자로 핵을 쪼갤 때 발생하는 에너지를 활용한 것이라면, 핵융합은 핵끼리 융합할 때 손실되는 질량(통상 양자나 중성자가 질량을 갖고 있다)이 에너지로 바뀌는 것을 이용한다. 헬륨3이 관심을 끄는 것은 3중수소 대신 활용될 수 있기 때문이다. 헬륨3은 보통 헬륨(양자2개+중성자2개)보다 중성자 수가 하나 적다. 양자 2개와 중성자 1개로 구성된 것. 이런 헬륨3에 중수소(양자1개+중성자1개)를 핵융합 시키면 헬륨으로 바뀌면서, 양자 1개가 남는데 이것이 에너지로 바뀌게 된다. 핵융합은 적은 양의 연료로 많은 에너지를 생산할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 20톤의 석탄이 탈 때 발생하는 에너지는 1.5kg의 핵분열 연료로 생성할 수 있다. 그러나 이 같은 양은 60g의 핵융합 연료로도 생산 가능하다. 더구나 핵융합은 방사선이 없어지는 반감기도 12년 가량에 불과해 폐기물을 거의 만들어내지 않는다는 장점도 있다. 다만 헬륨3는 지구에서는 거의 얻을 수 없다. 달 표면에는 태양풍에 의해 1백만 톤 가량의 헬륨3이 침전되어 있는 것으로 추정되고 있다. 달을 공략하는 이유다. 넘어야 할 산은 많다. 핵융합 반응을 안정적으로 유지하여 ‘인공태양’을 만들기 위해서는 우선 섭씨 1억도 이상의 온도를 유지할 수 있는 기술이 필요하다. 또 수 분 동안 초고온 플라즈마를 유지하는 핵융합 실험로를 짓는 데만 100억 달러 이상의 예산이 투입된다. 그러나 벌써 경쟁은 시작됐다. 중국이 최근 다섯번째 달 탐사선을 보낼 계획을 발표했다. 핵융합 연구에 적극적인 일본 역시 달에 탐사선을 보내 헬륨3를 가져오기 위한 계획을 추진 중이다. 미국에서는 광물이 있는 장소를 조사하고 헬륨3이 묻힌 장소를 표시하는 자원지도를 만들자는 논의도 나오고 있다. 자원의 서부 개척시대가 선언된 것이다. 글 : 유상연 과학칼럼니스트
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