끈기 있게 ‘사과나무’를 심자[이기진 교수의 만만한 과학]

이기진 교수 그림

이기진 서강대 물리학과 교수

학생들에게 모험적인 실험을 해보자고 하면 종종 “그게 가능할까요” 하는 답이 돌아오곤 한다. 일을 시작하더라도 쉽게 포기해버리는 경우도 많다. 시간과 노력이 들 뿐 꾸준히 하다 보면 그 길에서 해답을 찾는 경우가 더 많은데 아쉬울 뿐이다.

1867년 쥘 베른은 과학소설 ‘지구에서 달까지’를 발표했다. 인간이 포탄 속에 타고 달나라로 가는, 과감한 상상력이 담긴 소설이다. 그로부터 약 100년 후 1969년 아폴로 11호는 달에 착륙했다. 공상과학 같은 상상력도 놀랍지만 불가능한 이야기라며 멀리 치워버리지 않은 점이 더 놀랍다. 지구에 사는 사람들에게 필요한 것은 이런 멋진 과학적 상상력이 아닐까. 얼마 전 뉴스에서 국제핵융합실험로(ITER) 조립이 시작됐다는 소식을 접하고는 깜짝 놀랐다. 핵융합실험로에서 핵융합 발전을 통해 전기를 만들어내는 일은 태양이 에너지를 만들어내는 방식과 같다.

이 프로젝트가 시작된 것은 1985년이다. 미국의 로널드 레이건 대통령과 옛 소련의 미하일 고르바초프 대통령이 미소 군축협상에서 전격 합의해 진행된 프로젝트다. 2003년 한국이 뒤늦게 ITER 프로젝트의 정식 회원국으로 참여하게 된 것은 분명 행운이었다. 국제핵융합실험로는 2025년 완공을 하고, 2040년 핵융합 발전 가능성을 실험하게 된다고 한다. 55년간의 프로젝트가 완성을 향하고 있다.

사실 이 핵융합 프로젝트의 시작점을 찾자면 거의 100년 전쯤으로 거슬러 올라간다. 양자역학이 태동한 시점이다. 1911년 어니스트 러더퍼드가 원자핵의 존재를 밝히고, 1932년 제임스 채드윅이 중성자의 존재를 증명하는 등 20세기 초 물리학자들은 태양에너지가 핵융합에 의한 것이라는 사실을 하나둘 밝혀내기 시작했다. 우리 머리 위에 있는 태양은 수소로 이루어진 커다란 공이다. 태양이 불타는 이유는 원자번호 1번인 수소가 핵융합을 일으켜 원자번호 2번 헬륨으로 변하는 과정에서 잃어버린 질량이 빛과 열에너지로 바뀌기 때문이다. 이 핵융합 에너지에 대한 물리적 사실을 밝힌 과학자는 조지 가모프였다.

각설탕 1개 반 정도 되는 약 7.1g의 수소가 핵융합을 통해 만들어낼 수 있는 에너지는 지구에서 1년 동안 석유와 석탄을 태워 만들어낼 수 있는 에너지의 10배다. 여기서 질량과 에너지의 관계는 그 유명한 아인슈타인의 특수 상대성이론 ‘E=mc2’ 공식에 의해 설명될 수 있다. 중요한 것은 이 핵융합 방법이 우리가 지금까지 알고 있는 어떤 방법보다도 효율적으로 에너지를 만들 수 있게 해준다는 점이다. 공해를 발생시키지 않는 점과 안전 면에서 원자력 발전과는 비교할 수 없는 장점이 있다.

한 치 앞도 예측하기 어려운 변화가 매일매일 일어나고 있다. 바이러스의 공격도 끈질기게 이어지고 있다. 하루하루 전쟁터 같은 상황이지만 지구의 삶은 진행될 것이다. 이럴 때일수록 필요한 것은 먼 미래를 내다보고 오늘보다 더 나은 내일을 향해 앞으로 나가는 일이 아닐까. 전쟁터에서 사과나무를 심는 것처럼.

이기진 서강대 물리학과 교수