국내 연구진이 고분자와 나노복합소자, 자기기억소자 등 다양한 분야의 박막(薄膜) 시료 표면구조 특성을 나노 단위까지 분석할 수 있는 ‘중성자 반사율 측정장치(Neutron Reflectometer)’ 기술을 개발했다. 한국원자력연구소 ‘하나로(HANARO)’ 이용기술 개발부 이정수 박사팀은 25일 중성자의 광학적 특성을 활용해 미세 박막의 특성을 측정하는 중성자 반사율 측정장치를 개발했다고 밝혔다. 중성자 반사율 측정장치는 1990년대 중반에 개념이 정립된 첨단기술로 미국과 영국, 프랑스, 일본 등 5∼6개 선진국들이 보유하고 있다. 연구팀은 기존의 비파괴 검사방식과 달리 중성자의 입자적 특성을 활용, 향후 나노기술(NT)과 생명공학(BT), 정보기술(IT) 등의 재료연구에 폭넓게 활용될 것이라고 기대했다. 이 박사는 “이번 측정장치는 에너지가 매우 낮은 중성자를 이용해 측정 시료에 손상을 주지 않는 만큼 반복적인 시료이용이 가능하다.”면서 “중성자가 투과력이 높고 그 자체가 하나의 자석이어서 분자 박막, 금속 박막, 유전체 박막, 자성 박막, 자성 반도체 박막 및 초전도체 박막 등 다양한 연구개발에 활용이 가능하다.”고 설명했다. 이영표기자 tomcat@seoul.co.kr

일본은 원자력 산업의 대국이다. 핵무기 비보유국으로는 유일하게 산업재처리시설과 상업농축시설, 원자력발전소를 구비한 나라이다. 따라서 일본은 부인하고 있지만 핵무기를 만들 수 있는 기술과 원료(플루토늄)를 갖고 있는 핵기술 대국으로도 불린다. 일본의 원자력과 핵기술의 현 주소를 알아보기 위해 최근 일본 원자력의 발상지 이바라키현 도카이무라의 일본 원자력 연구개발기구(JAEA)를 둘러봤다. ｜도카이무라(일본 이바라키현) 이춘규특파원｜1999년 핵연료 가공회사인 JOC의 임계(臨界)사고 때 방사능 누출사고로 2명의 사망자가 발생한 이후 일본 원자력 연구개발기구 도카이연구소의 안전조치는 강화됐다. 현재 거대한 양자가속기가 건설되고 있다. 연구용 원자로, 핵사찰기술능력을 인정받은 고도환경분석연구동 등도 눈길을 끌었다. ●바닷가에 10리 터널공사 도카이연구소에서는 2008년 1차완공을 목표로 중성자 연구 분야를 포함한 세계 최첨단 시설 J-PARC(Japan Proton Accelerator Rese arch Complex·대 강도 양자가속시설) 건설이 진행되고 있다. 이 가속기는 앞으로 ‘세계최대·최강의 현미경’ 같은 기능을 하게 된다. 해안가 부지에서는 3.6㎞가량의 거대한 터널공사가 진행 중이다. 도카이연구소는 고에너지 가속기 연구기구와 공동으로 터널공사를 하고 있다. 지하 15m의 터널파기공사는 완성단계에 있다. 현재 공정률은 70%선이라는 게 J-PARC 나가미야 쇼지 소장의 설명이다. 이 가속기는 선형(線型)가속기라고 불리는 직선코스(약 330m)와 두 개의 원형가속기(둘레길이 350m와 1600m)를 연결,3단계로 가속한다. 이렇게 해서 광속과 거의 같은 속도까지 양자의 속도를 올린 뒤 금속의 원자핵에 충돌시켜 중성자를 포함한 다양한 입자를 발생시킨다. 입자들을 빔라인에서 일반 현미경의 빛을 대신해서 연구에 활용하는 것이다. 후지이 야스히코 양자빔응용연구부문 부부문장은 “23개의 빔에서 대학과 기업의 연구자를 포함한 연구자들이 산업이나 의료부분 등의 기초 및 응용연구를 하게 된다.”고 소개했다. 자동차엔진연소 모양을 관찰하고 싶은 자동차회사나 제약회사 등의 관심이 높다. 이 연구는 ▲고밀도반도체소자 발견(정보기술) ▲수소연료전지의 개발(환경기술) ▲고온초전도물질의 개발(수송·에너기기술) 등에 응용된다는 것이 후지이 부부문장의 설명이다. 암 등 난치병 극복을 위한 치료약 개발이나 초소형 의료기기 개발 등에도 이용된다. ●미국·일본의 연구개발경쟁 치열 일본의 가속기는 세계 최고 수준이라는 것이 나가미야 소장의 얘기다. 미국도 일본측과 거의 같은 규모로 테네시주에 ‘SNS’란 양자가속기를 건설하고 있다. 일본보다 1년쯤 빠르다. 미국과 일본은 가속기 건설 경쟁은 물론 원자력산업 관련 연구개발 경쟁을 치열하게 벌이고 있다. 도카이연구소는 우주생성의 비밀을 밝힐 수 있는 뉴트리노(중성 미자) 발생 실험 시설도 2004년부터 부지 내에 건설 중이다. 2000억엔(약 1조 7000억원)이 드는 뉴트리노 생성 실험시설은 당초 예정보다 3년 앞당겨 건설을 시작했다. 미국과 유럽 여러 나라의 연구 실적에 뒤지지 않기 위한 노력으로 풀이됐다. 뉴트리노는 우주생성의 비밀을 풀어줄 것으로 기대된다. 우주에 무수히 존재하지만 탐지가 어려운 유령 같은 입자로 알려졌다. 연구소는 또 사용후 핵연료(고수준 방사성폐기물)는 반감기가 길어 수만년간에 걸쳐 격리보관하도록 되어 있는 현실을 개선키 위해 ‘핵변환기술’을 이용한 반감기 단축 기술을 개발해 격리기간을 수백년으로 단축하는 계획도 진행, 세계의 이목을 끌고있다. ●핵사찰 기술도 보유한 핵강대국 일본은 원칙적으로 핵무기의 보유·제조·반입을 일절 하지 않는다는 비핵 3원칙을 1968년 선언, 지금까지 준수하고 있다고 강조한다.1995년 제정된 ‘원자력 기본법’에는 핵무기의 제조 및 보유금지가 규정돼 있다. 하지만 세계로부터 의혹의 시선을 받는다. 핵무기 제조 기술과 원료를 갖고 있다는 것이다.40t의 플루토튬을 보유한 데다 55기의 원자력발전소, 우라늄농축시설, 재처리공장, 고속증식로원형로(原型爐) ‘몬주’ 등이 있어 기술도 갖고 있는 것으로 비쳐진다. 이에 대해 일본 원자력 연구개발기구 구보 미노루 홍보부장 등은 “법에 정한 대로 우리는 핵무기 관련 기술을 개발하지도 않고 있다.”고 해명했다. 평화적 이용에만 전념하고 있다는 것이다. 핵의 파수꾼이라는 주장이다. 아울러 국제원자력기구(IAEA)의 사찰도 적극 받아 문제가 없다고 했다. 또 몰래 군사목적으로 핵을 이용한 의심이 있을 경우 1조분의1g의 우라늄이나 플루토늄까지 측정하는 ‘핵사찰기술’도 보유,2년 전 IAEA의 시료분석을 의뢰받기 시작했다.2005년 10월에는 관련시설인 ‘핵비확산 과학기술센터’를 설치했다. 세계적인 감시망도 두텁다고 한다. 세계에 170곳의 지진파측정소, 방사능측정소 80곳, 수중음향탐지소 11곳, 미세기압진동관측소 60곳 등을 통해 365일,24시간 국제감시체제가 가동 중이기 때문에 새로운 핵보유 움직임이 철저히 감시된다는 것이다. 일본 내에도 10곳에 관련시설이 있다. 아울러 도카이연구소 등 원자력 관련 연구시설을 해외의 연구자들에게도 개방, 세계에 열린 연구거점임을 강조하고 있다. 실제 일본 원자력 연구개발기구 도카이연구소의 환경·원자력 미량연구그룹의 한국 출신 이치규(재료공학) 박사는 4년째 연구원으로 활동 중이다. 이 박사는 “한국인 연구원이 한, 두 명 더 있는 것으로 안다.”면서 “원자력연구는 장치산업으로 돈과 아이디어가 중요한데 이 연구소는 세계최고 수준”이라고 평가했다. taein@seoul.co.kr ■ 나가미야 JAEA 시설소장 인터뷰 ｜도카이무라(일본 이바라키현) 이춘규특파원｜대형 양자가속시설인 J-PARC(대 강도 양자가속시설)센터의 나가미야 쇼지 소장은 기자회견을 통해 “10년 뒤에는 본격적인 성과가 나오도록 노력하고 있다.”고 앞으로의 사업목표에 대해 설명했다. ▶거대한 투자사업인데 성과는. -J-PARC 전체는 순수과학이 많다. 경제적 성과는 당장은 적다. 하지만 중성자를 이용하는 과학은 산업계에 혜택을 가져다 줄 것이다. 신산업도 창조될 것으로 보인다. 경제효과는 지금 즉시 나오는 것은 아니다. ▶안전문제는 없는가. -1999년의 임계사고 뒤 안전조치가 매우 강화했다. 주민들은 당초에는 연구시설들에 대해 반대가 없었으나 그 사고가 있은 뒤로는 반대운동이 일고 있다. 하지만 현재로서는 안전문제에 큰 문제가 없다. ▶이 지역은 지진이 많은데. -규모 4∼5까지는 이 시설들이 안전하다. 거대 지진이 오면 시설안전이 위협받을 수 있다. 일본 어느 지역도 마찬가지다. 이 연구소는 해안가에 있기 때문에 거대한 쓰나미가 오는 것이 무엇보다 우려된다.(이에 대해 다른 관계자는 도카이무라에는 역대로 거대 쓰나미가 온 적이 없고, 만(灣)의 안쪽에 위치한 지역의 특성상 10m급의 거대 쓰나미는 올 가능성이 낮다고 부연설명했다.) ▶한국과도 협력하는가. -그렇다. 이곳의 연구팀과 한국의 연구팀(서울대)은 중성미자 검출실험을 공동으로 실시한다. ▶왜 이곳에 연구소가 설치됐나. -후지산의 산록 등지와 경합이 있었으나 이바라키현 도카이무라에 들어섰다. 도쿄에서 가까운 점 등이 작용한 것으로 보인다. 그리고 쓰쿠바 학습도시와도 가깝지 않은가. ▶이 연구소의 또다른 지향점은. -(이하는 배석자들도 보충해서 설명)차세대의 에너지 연구다. 에너지원 개발이다. 석유나 우라늄 등은 매장이 한정돼 있다. 고갈될 수 있다. 그 이후 상황에 대비, 새로운 에너지원을 이 연구소에서 개발하려고 한다. ▶제약산업 발달이 기대된다고 하는데 외국의 제약회사들도 관심이 있는가. -직접 파악은 못했다. 많은 해외기업들이 우리 연구 진행에 주목하고 있을 것이다. 일본 기업들의 관심도 갈수록 높아지고 있다. ▶기업들이 이용할 경우 비용 징수는. -현재 연구시설을 이용할 기업들에 비용을 물리는 방법에 대해서 정해진 원칙이 없다. 여러 관계자들과 상담, 정하려고 한다. 현재는 이바라키현 관내 기업들이 이용하고 있다. 앞으로는 국내, 해외의 기구, 연구자에게도 개방된다. ▶일반인이나 외국인의 시찰은. -다른 나라도 마찬가지지만 연구시설은 상당한 보안이 필요하다. 이 연구소는 안전문제도 있다. 따라서 (허가 등의)제약이 있다. 외국인 시찰은 매우 적은 편이다. ▶예산은 어떻게 조달되나. -최근 국립연구소들의 법인화가 거의 끝났는데 일본 원자력 연구개발기구도 독립행정법인이 됐다. 하지만 예산은 국가에서 나온다. 다만 철저히 감독된다.(국가기관에)연구계획서를 제출, 진척 상황도 보고하고 점검받는다. taein@seoul.co.kr ■ 한해 예산 2조원 육박 일본원자력 연구개발기구는 지난해 10월 ‘일본원자력연구소(1956년 설립)’와 ‘핵연료사이클기구(1998년)’를 통합, 발족했다. 직원은 4386명이다. 박사만도 700여명이다.2005년도 예산은 2094억엔(약 1조 8000억원)으로 방대하다. 원자력산업의 발상지인 도카이무라와 아오모리·기후현, 간사이지방 등 일본 전국 10개 지구에 연구개발거점들이 산재해 있다. 주력은 도카이무라다.3개의 연구소가 있는 이바라키현에 3300여명의 연구인력이 집중돼 있다. 그 중에서도 2500여명이 도카이무라의 각종 연구시설들에 집중 배치돼 있다.

｜유아·아동｜●위대한 뭉치(고경숙 글·그림, 재미마주 펴냄) 2006년 볼로냐 아동도서박람회에서 라가치상을 수상한 그림책 작가의 새 그림동화. 작은 소리에도 깜짝 놀라는 놀라아줌마에게 명약을 구해주려고 일곱개의 고개를 넘는 개구쟁이 꼬마의 팬터지 모험담.4∼7세.9500원.●못 말리는 과학시간(존 셰스카 글, 레인 스미스 그림, 조세현 옮김, 비룡소 펴냄) ‘양성자는 벼룩의 간/전자는 모기 눈물/중성자는 좁쌀 할멈’(‘원자에 관한 농담’중에서) 21편의 동시를 통해 물의 순환, 진화론, 먹이사슬, 빅뱅이론 등 상식을 귀띔하는 동시 과학그림책.6세 이상.1만 1000원.｜초등·청소년｜●웅진 클래식 음악동화(웅진씽크빅 펴냄) 초·중·고 교과서에 실린 음악 100곡을 창작동화로 엮어 음악CD 등을 덧붙인 음악동화 전집. 별책 ‘클래식 음악사전’에는 서양음악 역사와 주요 작곡가들에 대한 소개가 실려 있다. 음악동화 20권, 음악사전 1권, 비디오 10권, 비디오 해설서 10권 등.3∼13세.49만 8000원.●우리 역사를 바꾼 12가지 씨앗 이야기(배수원 글, 문종성 그림, 어린이작가정신 펴냄) 벼 밀 콩 인삼 목화 옥수수 고추 담배…. 우리민족의 생활환경에 큰 영향을 끼친 씨앗 12가지에 얽힌 이야기들을 귀띔하면서 자연스럽게 한국역사를 이해하게 한다. 초등생.8900원.

어릴 적 ‘빅뱅’이라는 우주 탄생의 기원을 배우면서 늘 궁금하던 것이 있다. 대폭발과 함께 우주가 탄생해 지금도 빛의 속도로 풍선처럼 팽창하고 있다는데 그럼 폭발 전은 무엇이고, 뻗어나가는 풍선 밖은 또 무엇이냐는 궁금증이었다. 결국 모든 것을 ‘시작’과 ‘끝’이라는 시공(時空)개념으로 이해할 수밖에 없는 3차원 유한세계의 인간 사고구조로는 헤아릴 수 없는 영역인 모양이라고 스스로 타협(?)했지만, 사실 이 질문은 인류의 영원한 숙제이거나 신의 영역일지 모른다. 빅뱅설에 기초해 현대과학이 인지하는 우주의 나이는 140억년이다.140억년전 빅뱅(대폭발)이 있었고, 급속한 팽창과 함께 1000분의1초라는 짧은 시간 물질의 기본입자인 쿼크가 중성자와 양성자 등으로 응축됐으며, 이후 몇 분 뒤 중수소 헬륨 같은 원소들이 생겨났고,100만년쯤 지나 수소원자의 탄생과 함께 물질의 세계가 열렸다는 것이다. 우주를 떠돌던 물질들이 지금의 별로 뭉치기 시작한 때는 빅뱅 후 2억년쯤 뒤다. 지구를 비롯한 태양계가 생성된 시점은 이로부터 100억년쯤 지나서의 일이다. 엊그제 미국 항공우주국(NASA)이 1999년 발사한 우주탐사선 스타더스트호가 혜성 ‘와일드2’에 240㎞까지 접근, 우주먼지와 얼음 덩어리 등 혜성 구성 물질을 채취한 캡슐을 지구로 보내왔다. 캡슐에 담긴 우주먼지의 양이 한 스푼 정도라지만 여기엔 태양계와 지구 생성의 비밀이 담겨 있다.45억년전 태양계가 형성될 당시의 원시물질과 함께 생명에 필요한 유기물이 포함됐는지가 최대 관심의 하나다. 지구 생명체의 기원을 풀 열쇠 가운데 하나인 것이다. 지금도 현대과학은 지구 생명체의 기원을 풀지 못하고 있다. 해저온천에서 아미노산과 핵산 등의 유기물 합성과 함께 생명체가 만들어졌다는 해저열수구가설이 있고, 지구의 원시대기에 번개가 치면서 아미노산이 합성됐다는 밀러의 가설, 자외선 광합성설 등 분분하다. 혜성 분진의 아미노산 구조가 지구 생명체와 비슷하고, 생명체 형성에 필요한 탄소 등을 지닌다는 점을 근거로 한 외계유입설도 있다. 우주먼지 분석작업이 10년쯤 걸릴 것이라 한다. 시공을 넘은 우주의 시원은 접어두고라도 물질세계 생명의 기원을 엿볼 기회에는 한발짝 더 다가선 듯하다. 진경호 논설위원 jade@seoul.co.kr

황우석 서울대 교수의 줄기세포 논문으로 더욱 유명해진 미국 과학잡지 사이언스는 올해 최고 과학적 연구업적으로 ‘진화론 연구의 진척’을 선정했다. 사이언스 편집진은 22일(현지시간) “올해 발표된 여러 연구성과들이 진화와 관련돼 있다는 사실을 깨달았다.”면서 “이는 생물학 전 분야가 진화에 바탕을 두고 있음을 보여주는 것”이라고 말했다. 편집진은 특히 인간과 침팬지 사이에 4%의 DNA 차이밖에 없음을 보여주는 침팬지의 게놈 서열 해독과 유럽의 조명충 나방이 두 종으로 분화하는 현상 등에 관한 연구가 가장 뛰어났다고 평가했다. 사이언스가 선정한 올해 10대 연구는 아래와 같다. 연합뉴스 #2 행성 대탐험 달을 비롯해 수성과 금성, 화성, 토성 등 태양계 행성들과 혜성, 소행성은 물론 태양계 외곽까지 유례없이 활발한 연구가 진행중이다. #3 식물 연구 개화(開花)현상 등 식물의 수수께끼를 밝혀주는 주요 분자 연구들. #4 중성자별 특성 우리 은하 중심부에서 일어난 강력한 복사파가 감마선 폭발의 결과이며 두 개의 중성자별, 또는 중성자별과 블랙홀의 급속한 결합을 의미하는 것이라는 사실을 발견. #5 두뇌 회로와 질병 정신분열증과 난독증 등 질병이 자궁내 태아 발육과정에서 일어난 두뇌 신경회로의 이상 때문이라는 연구 발표. #6 지구의 탄생 지구의 암석과 태양계 초기 물질과 유사한 운석들을 분석한 결과 이들의 원자가 매우 다르다는 사실 밝혀냄. #7 핵심 단백질 역할 규명 신경과 근육기능에 핵심적 역할을 하는 단백질의 상세한 분자구조 규명. #8 기후변화 원인 인간의 활동과 지구 온난화의 상관관계를 밝혀주는 연구결과들 속속 발표. #9 세포의 신호 연구 세포들이 화학물질과 주변 환경 신호에 어떻게 반응하는지 보여주는 극적 이미지 포착. #10 국제핵융합실험로 세계 최초의 핵융합원자로인 국제핵융합실험로 건립지로 프랑스 결정.

●경수로란 경수형원자로(輕水型原子爐·Light Water Reactor)의 준말이다. 원자로의 종류는 핵연료봉, 즉 농축도 3∼4%의 저농축 우라늄다발을 중성자와 반응시킨 뒤 나오는 핵분열 에너지를 식히는 냉각·감속제에 따라 달라진다. 이때 보통의 물(H2O)을 사용하는 것이 경수로. 경수 대신 수소 이온 내에 중성자가 하나 더 많은 물, 즉 중수(D2O)를 사용하면 중수로 원자로가 된다.최초 원자폭탄들을 만들 때 사용한 것이 흑연을 감속제로 사용한 흑연감속로.94년 제네바핵합의에서 동결키로 한 북한 영변과 태천의 5㎿ 50㎿ 200㎿ 3기는 흑연감속로. 흑연감속로와 중수로 원자로 모두 핵무기급 플루토늄을 만들기 쉬운 시설이다. 한반도에너지개발기구(KEDO)에서 북한에 만들어 주기로 한 함남 신포의 한국표준형 경수로는 1000㎿짜리 2기다.핵연료봉을 원자로에서 연소시키면 연료봉에 포함된 우라늄 238이 핵무기로 생산이 가능한 플루토늄 239로 변화하기 시작한다.플루토늄 239가 순도 90% 이상 일 때 핵폭탄으로 만들 수 있는데, 경수로에선 순도가 떨어져 핵폭탄을 만들기 어렵다는 게 중론이다. 하지만 마음만 먹으면 이론적으로 가능하다는 반론도 있다.김수정기자 crystal@seoul.co.kr

북한의 평화적 핵이용 권리를 둘러싼 논란이 뜨거운 여름 북핵 정국을 달구고 있다.13개월 만에 재개된 베이징 북핵 6자회담이 지난 7일 휴회된 뒤 평화적 핵이용 권리가 북·미간 최대의 이견 포인트로 부각됐고 한·미간 이견설까지 번지면서 회담 휴지기 최대 관심거리가 되고 있다. 반기문 외교통상부장관은 23일 콘돌리자 라이스 미 국무장관과 만나 북측을 설득할 수 있는 신축적인 문구 조율에 나설 것으로 보인다. ●평화적 핵 활동권리는 1992년 발효된 ‘한반도비핵화공동선언’에는 핵무기 금지 규정과 함께 남과 북은 핵에너지를 오직 평화적 목적에만 사용한다고 돼 있다. 이는 평화적 핵 에너지는 사용할 수 있다는 얘기다. 미측 수석대표인 크리스토퍼 힐 국무부 차관보는 17일 워싱턴에서 열린 강연회에서 “의약용 농업용 산업용 동위원소는 어떻게 되느냐.”는 질문에 “문제가 없다.”고 했다. 따라서 북한 영변에 있는 IRT2000㎿짜리 원자로의 사용 가능성은 열어둔 것이다.IRT2000은 러시아가 기술을 지원한 것으로, 이 시설에선 세슘과 같은 원소에 중성자를 조사시켜, 방사성 동위원소를 만든 뒤 방사되는 감마선으로 암치료 등 의료용으로 쓴다. 이 감마선은 식품변질을 막거나, 벼종자 품종을 개량하는 데 쓰이기도 한다. 그러나 원료로 우라늄을 쓸 경우엔 달라진다. 고농축우라늄(HEU)을 넣고 중성자를 맞히면 핵무기 재처리를 할 수 있는 플루토늄 239로 화학반응을 하게 된다. 영변의 흑연감속로처럼 악성은 아니지만 충분히 무기용 전환이 가능하다고 보고 있다. 따라서 미측은 허용하더라도 순도가 떨어져 핵무기로 만들기 어려운 저농축우라늄(LEU)용으로 전환하고, 사용전 반입 및 사용후 반출 과정을 엄격하게 규제하는 등의 작업을 전제로 하고 있다는 분석이다. 영변에 있는 5㎿ 흑연감속로도 북한은 애초 전력공급 및 연구용이라고 했지만 이곳에서 이미 8000개의 폐연료봉을 추출해 핵무기를 만들었다고 주장하고 있다. ●‘4차 초안’을 강조하는 이유 우리 정부는 휴회 이후 줄곧 속개되는 6자회담은 공동성명 4차 초안을 근거로 한다고 강조하고 있다. 이 초안에 평화적 핵활동 권리에 대한 미국측의 완화된 입장들이 담겼기 때문이다.4차 초안에는 “핵확산금지조약(NPT)에 가입하고 IAEA 의무를 수행하면 그 권리도 가진다.”라는 미래형으로 북한의 권리를 부여하고 있다. 그러나 미국은 회담이 북측의 초안 거부로 무산된 이후 “평화적 핵이용 권리는 현 시점에서 주제가 아니다.”는 강한 목소리를 내고 있어 주목된다. 북한은 전제 없이 평화적 이용권리가 명시돼야 한다는 입장이다. 김계관 외무성 부상은 지난 5일 “우리는 전쟁 패전국도 아니고 죄를 지은 것도 아닌데 왜 핵활동을 할 수 없느냐.”는 논리를 펴고 있다. 북한이 ‘평화적 핵활동권리’를 주장하면서 무엇을 요구하는지가 아직은 모호하다. 김 부상은 지난 13일 CNN 인터뷰에서 “누군가가 경수로 운영을 통해 핵무기 제조로 이어질 수 있는 핵활동 가능성을 우려한다면 우리는 엄격한 감독 아래 경수로를 운영할 수 있다.”고 밝혀 핵심은 경수로 건설에 있음을 시사했다. 미국은 북한이 제네바 합의를 파기하고 원자로에서 플루토늄을 추출하는 등 핵무기를 만드는 행위를 했기 때문에 모든 핵 관련 시설을 폐기해야 하고, 따라서 또다시 플루토늄을 추출할 수 있는 경수로 건설은 허용할 수 없다는 주장이다. 우리도 대북 송전계획인 중대 제안을 통해 신포 경수로는 종료됐다는 점을 거듭 밝히고 있다. 다만 우리 정부는 노무현 대통령과 정동영 통일부장관이 잇따라 나서 “모든 국가가 갖고 있는 당연한 권리”라며 북측 입장을 세워 주고는 있다. 그러나 우리 정부도 ‘NPT 복귀 뒤 신뢰가 쌓인 후’라는 전제를 달고 있다. 북한은 6자회담에서 우리 정부측에 입장을 설명할 때는 “일반론적인 경수로를 의미한다.”고 말한 것으로 알려졌다. 미측에는 “경수로 ‘실물’을 원한다.”는 뜻을 밝혔다. 결국 제네바 핵합의로 건설되다가 2차 핵위기 이후 중단된 신포 경수로 건설을 이야기한 것으로 해석된다. 정부 관계자는 “실제 북한이 요구하는 핵심이 평화적 핵이용 권리가 아닐 수도 있다.”면서 “핵폐기의 범위나, 안전보장 등의 문제가 핵심일 수도 있다.”고 밝혔다. 김수정기자crystal@seoul.co.kr

‘속도를 높이면 미래가 열린다.’ 원자를 구성하는 물질 가운데 양성자와 전자를 이용, 초미세 세계를 관찰하고 거대한 에너지를 얻고 물질의 특성까지 변화시키는 기술이 바로 가속기의 세계다. 특히 양성자와 전자의 속도를 높이면 정보기술(IT)·생명기술(BT)·나노기술(NT)·항공우주기술(ST) 등 우리의 미래를 좌우할 첨단기술 개발에 가까워질 수 있다. ●‘빛 공장’, 방사광 가속기 물체의 형태와 구조, 색채를 식별하기 위해서는 빛이 필요하다. 특히 원자나 분자가 어떻게 배열되어 있는지 관찰하기 위해서는 원자간 또는 분자간의 거리보다 짧은 파장의 빛이 있어야 한다. 방사광 가속기는 전자를 빠른 속도로 만들어 다양한 파장 및 밝기의 빛, 즉 방사광을 생산하는 장치다. 이 빛은 태양빛보다 수백만배 밝고, 퍼지지 않아 유용하게 사용할 수 있다. 방사광 가속기에서는 전자총이 1초에 2000억개의 전자를 내보낸다. 이 전자들은 빛의 속도(초속 30만㎞)의 10분의1에 불과하지만, 가속관을 지나면서 빛 속도에 근접하게 된다. 이어 가속된 전자는 전자석이 설치된 구간을 통과하며 전자기파를 발생시킨다. 이 전자기파가 바로 방사광이다. 우리나라가 지난 1994년부터 운영하는 포항 방사광 가속기는 전세계적으로 12기밖에 없는 제3세대 방사광 가속기 중 하나이며 미국, 프랑스, 이탈리아, 타이완에 이어 5번째로 제작된 것이다. 성과로는 지난 2000년 세계 최초로 마이크로미터(1㎛=100만분의1m) 단위로 모기의 내부를 동영상 촬영했다. 이 기술을 발전시키면 뇌혈관이나 심장동맥혈관 등을 관찰할 수 있어 난치병 치료에 기여할 수 있다. 이에 앞서 지난 1998년에는 두께 130㎛, 지름 200㎛의 톱니바퀴 제작에도 성공했다. 이는 톱니바퀴 40개가 참깨 한 알에 들어갈 수 있는 크기로 방사광을 초미세 기계 가공에도 이용할 수 있다는 것을 보여줬다. 이를 발전시키면 세균보다 작은 구멍을 뚫어 세균을 걸러내는 세균 필터, 혈관 속으로 들어가는 초소형 의학 로봇 등의 제작이 가능하다. ●수소 경제를 앞당긴다 원자의 구성물질을 살피기 위해서는 우선 원자 크기인 0.1나노미터(1㎚=10억분의1m)보다 작은 파장의 빛이 필요하다. 제3세대 방사광 가속기의 경우 이같은 파장을 만들어낼 수 있지만, 문제는 빛의 밝기와 시간길이가 이를 따라가지 못한다는 데 있다. 사진을 찍을 때 어두운 곳에서는 더 많은 빛을 받아들이기 위해 플래시를 터뜨리고, 빠르게 움직이는 대상을 선명하게 찍기 위해 셔터의 속도를 빨리하는 원리와 유사하다. 이 때문에 제3세대보다 더 밝고 시간길이가 짧은 빛을 만들 수 있는 제4세대 방사광 가속기 건설사업이 추진되고 있다. 포스텍(포항공대) 고인수 가속기연구소장은 “제4세대는 제3세대보다 빛의 밝기가 최대 100억배 이상 밝다.”면서 “또 빛의 시간길이는 3세대의 수십 피코초(1ps=1조분의1초)에서 수십 펨토초(1fs=1000조분의 1초)로 줄일 수 있다.”고 설명했다. 제4세대가 실용화되면 물 분자를 구성하는 수소와 산소가 펨토초 단위로 붙었다 떨어지는 화학반응 과정을 관찰할 수 있다. 즉 수소를 에너지원으로 활용하는 ‘수소 경제’를 앞당기는 데 기여할 것으로 기대된다. 또 세포의 세포막을 형성하는 단백질의 분자구조도 밝힐 수 있어 신약개발에도 응용이 가능하다. 예를 들어 암세포가 분화하면서 세포막을 뚫고 들어가는 과정을 확인한 뒤 이를 막는 방법을 찾을 수 있다. 고 소장은 “제4세대 방사광 가속기 건설을 위한 기술력은 대부분 확보됐으며, 현재 설계작업을 진행중”이라며 “오는 2009년까지 건설을 끝낸 뒤 2010년부터 본격적으로 운영할 계획”이라고 말했다. ●양성자 가속기 높은 전압 차이를 이용해 양성자를 고속으로 움직이게 만드는 장치가 양성자 가속기이다. 양성자는 양전하(+)를 가진 입자여서 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하게 되며 전압 차이가 클수록 그 속도가 빨라진다. 전압이 1억eV(전자볼트)일 경우 양성자가 초속 13만㎞의 속도를 낼 수 있다. 이는 납처럼 무거운 원소의 핵에 부딪쳐서 그 핵을 깨고 양성자와 중성자를 밖으로 튀어나오게 할 수 있는 에너지를 갖는다.10억eV(1기가 전자볼트)의 전압이면 양성자가 빛의 속도에 가깝게 되며, 이 경우 원자핵보다 작은 중간자나 중성미자 등의 미립자도 깨뜨릴 수 있다. 이처럼 가속된 양성자를 다른 물질에 충돌시키면 물질의 근본구조가 달라지게 되며 이러한 특성을 과학기술 및 산업분야에 응용할 수 있다. 현재 우리나라는 원전센터 부지선정과 함께 1억eV급 양성자 가속기 건설 계획을 추진하고 있다. 오는 2012년 완공을 목표로 하고 있다. 고 소장은 “양성자 가속기는 특정 물질의 성질을 향상시킬 수 있어 기초과학뿐만 아니라, 당장 산업적 파급효과도 크다.”면서 “성능이 향상될 경우 방사능 물질의 반감기를 수십만∼수백만년에서 수십∼수백년으로 앞당길 수 있어 방사성폐기물 처리에도 이용할 수 있을 것”이라고 내다봤다. 예를 들어 양성자빔을 타이어에 쏘이면 더욱 질겨져 내구성이 증가하게 된다. 이 때문에 양성자 가속기가 가동되면 연간 1조원 이상의 경제적 효과를 거둘 것으로 예상되고 있다. 또 국립암센터에서는 암치료용 양성자 가속기를 내년부터 활용할 예정이다. 이는 세포속 DNA를 파괴하는 양성자의 성질을 이용, 암을 외과적인 수술없이도 제거할 수 있다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

우리나라가 지구상에 ‘인공 태양’을 만드는 데 앞장서고 있다. 태양의 핵융합 원리를 적용한 차세대 원자력 발전이 바로 그것이다. 기존의 원자력 발전이 핵분열을 이용, 방사능 누출 등의 위협이 존재하는 반면 핵융합 발전은 환경오염이나 자원고갈의 우려가 거의 없는 무한 청정 에너지에 가깝다. ●핵융합 발전은 무한 청정 에너지 원자력 에너지는 원자핵이 합쳐지거나 붕괴되는 두가지 반응에 의해 얻을 수 있다. 이중 핵분열은 우라늄(U-235)같은 무거운 원자핵에 외부의 중성자가 부딪치면 두개 이상으로 쪼개지는 성질을 이용한 것이다. 이 과정에서 없어진 질량이 에너지로 전환된다. 핵분열 반응을 연쇄적으로 일으키면 원자 폭탄이며, 폭발에 이르지 못하게 제어한 것이 기존의 원자력 발전이다. 핵융합은 핵분열과 상반되는 물리적 현상이다. 수소와 같은 가벼운 원소들의 핵이 서로 결합해 헬륨처럼 좀 더 무거운 원소를 형성하게 되며, 이때 에너지가 나오게 된다. 핵융합 반응을 연쇄적으로 일으켜 폭발을 유도하면 수소폭탄, 원자력 발전처럼 이를 제어한 것이 핵융합 발전이다. 핵융합 반응을 이용한 수소폭탄은 핵분열 반응을 활용한 원자폭탄보다 수백, 수천배의 위력을 가졌다고 한다. 이처럼 핵융합 반응에 의해 막대한 에너지가 발생된다는 사실은 이미 태양을 통해 입증됐다. 태양에서는 수소 원자 4개가 합쳐져 1개의 헬륨을 만드는데, 매초 7억t의 수소가 헬륨으로 변환되고 있다. 이 과정에서 태양은 초당 4조W의 100조배에 달하는 에너지를 방출하고 있다. 이는 현재 지구상 모든 발전소들이 동시에 생산가능한 총 발전용량보다 1조배 이상 많은 양이다. 태양은 지난 45억년간 절반가량이 헬륨으로 바뀌었지만, 앞으로도 50억년간 핵융합 반응을 통해 에너지를 공급할 수 있다. 한국원자력연구소 오병훈 박사는 13일 “핵융합 발전은 자연에 대규모로 존재하는 수소를 이용하며 현재의 핵분열 발전과는 달리 에너지 생성과정에서 방사능 및 유해물질을 거의 생산하지 않는다.”면서 “또 화석연료 고갈에 대비한 대체에너지로 언급되는 태양력과 풍력 등 자연에너지는 효율이 낮은 반면 핵융합 에너지는 고효율 대용량 에너지원이 될 수 있다.”고 설명했다. ●수소는 휘발유의 1000만배 효율 핵융합 반응의 연료는 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소이다. 수소에 중성자 1개가 더 결합된 중수소는 바닷물 1ℓ에 약 0.03g이 존재할 만큼 풍부하다. 이는 300ℓ의 휘발유와 동일한 에너지를 만들 수 있는 양이다. 삼중수소 역시 지각이나 바닷물 등에 다량함유된 리튬을 핵융합로 안에서 핵변환시켜 얻을 수 있다. 예를 들어 200g의 중수소와 300g의 삼중수소만 있으면 100만㎾급 핵융합 발전소를 하루 동안 가동시킬 수 있다. 또 20t의 석탄이 탈 때 발생하는 에너지를 1.5㎏의 핵분열 연료로 생성할 수 있으며, 핵융합의 경우 60g의 연료만 있으면 된다. 그러나 중수소와 삼중수소의 원자핵을 서로 합치려면 1억도 이상의 고온이 필요하다. 현재 이같은 고온상태를 만드는 다양한 방법은 개발됐지만, 문제는 이 온도까지 올라가면 중수소와 삼중수소가 고체·액체·기체가 아닌 제4의 물질상태인 플라스마가 된다는 데 있다. 이처럼 뜨겁고 불안정한 플라스마를 가두어놓을 물질이 지구상에는 없기 때문에 자기력선을 활용하려는 연구가 진행되고 있다. 이같은 원리를 이용, 지난 1968년 러시아(옛 소련)에서 처음으로 초고온 플라스마를 100분의 1초 이상 가두는 ‘토카막’ 장치를 개발했다. 지금은 플라스마를 수십초 동안 가둘 수 있다. 우리나라의 경우 세계 최초로 초전도자석을 적용한 토카막형 장치인 차세대초전도 핵융합연구장치(KSTAR)를 오는 2007년 8월 준공할 계획이다. 특히 이 장치는 우수성을 인정받아 국제핵융합실험로(ITER)의 시험용 설비로 유력하게 검토되고 있다. 우리나라와 유럽연합(EU), 미국, 일본, 중국, 러시아 등 6개국이 참여하고 있는 ITER 프로젝트는 500㎿급 핵융합 발전을 목표로 하고 있다. 지난 1988년부터 시작돼 지난해까지 공학설계 및 기반기술 개발이 완료됐으며 지난달에는 ITER 건설부지로 프랑스 카다라시가 선정됐다. 올해에 장치 건설에 착수, 오는 2015년 완공할 계획이다. 오 박사는 “핵융합 발전이 상용화되려면 투입된 에너지보다 생산된 에너지가 20배 이상 많아야 하는데 현재는 같은 수준”이라면서 “ITER 프로젝트에서는 이같은 에너지 증폭률을 10 이상으로 높일 계획이며 핵융합 발전의 물리적, 공학적 문제점 등도 검증해나갈 계획”이라고 말했다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

｜워싱턴 연합｜인류 궁극의 청정 에너지원으로 불리는 핵융합 실험이 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 실험실에서 이뤄졌다고 미국 언론들이 보도했다. 핵융합 실험에서 발생한 에너지는 1000Ｖ로 극히 미량이며, 투입된 양 이상의 에너지는 생산해내지 못해 세계 에너지 문제 해결에 획기적인 돌파구가 마련된 것은 아니다. 하지만 지난 1989년 세계를 놀라게 했던 “실내 상온에서 저온 핵융합 실험에 성공했다.”는 주장과 2002년 ‘초음파 핵융합 실험’ 주장이 똑같은 결과를 얻는 데 실패, 물리학계에서 인정받지 못했던 것과 달리 이번 실험은 학계에서 검증된 방법을 사용했다는 점에서 주목받고 있다. 이 실험 방법은 석유 시추나 공항 보안검색 등에 활용될 가능성이 있는 것으로 평가된다고 외신들은 전했다. 이번 실험은 작은 수정을 중수 가스로 채운 진공 실린더에 넣은 뒤, 수정을 가열하면 강력한 전기장이 생기고, 이것이 중수 원자 빔을 만들어 목표물을 때리면 그 목표물에서 원자들끼리 충돌해 융합을 일으키는 방식이다. 이같은 반응은 중성자와 함께 헬륨 동위원소도 발생 시켰는데, 이것이 핵융합의 전형적인 현상이라는 것이다. 길이 30.48㎝, 지름 12.70㎝짜리 실린더를 이용한 실험팀은 휴대용 중성자 산출기를 고안하는 등 기술의 상용화에 주력할 방침이다. 핵융합은 태양 같은 항성이 스스로 빛을 내도록 해주는 에너지원으로, 공기 오염이 전무하고 방사능 폐기물 문제도 없는 꿈의 에너지원으로 불린다. 실험 결과는 과학 전문지 네이처 최신호에 실린다.

국내 유일의 연구용 원자로인 ‘하나로’ 가동 10주년을 맞아 오는 11∼13일 대전 대덕 컨벤션타운에서 중성자분야의 세계적 석학들이 대거 참석하는 국제 학술심포지엄 ‘하나로 2005’가 열린다. 한국원자력연구소가 주관하는 이번 행사에는 세계적 전문가 60여명이 방사성 동위원소 이용과 연구용 원자로의 핵연료 및 재료 조사시험, 중성자 방사화 분석 등 10여개 기술분과에서 연구성과를 발표할 계획이다. 특히 중성자 초거울의 발명자인 헝가리 페렝크 메자이 교수, 미국 표준연구소 중성자연구센터 소장을 역임한 마이클 로 박사 등은 중성자 및 냉중성자에 대해 강연할 예정이다. 이밖에 매년 개최되고 있는 ‘한·일 중성자 산란회의’와 ‘라디오 그래피 워크숍 2005’,‘한·일 중성자 라디오 그래피 워크숍’ 등도 이번 국제 학술대회 기간에 함께 열린다. 한편 지난 1995년부터 가동된 하나로는 세계 10위권의 30㎿급 다목적 연구원 원자로로 지난 10년간 국내 연구자들이 중성자를 활용한 기초·응용분야 연구에 결정적으로 기여했다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

｜파리 함혜리특파원｜지금까지 관측된 우주 폭발 중 가장 최대 규모의 폭발이 지난해 12월27일 지구에서 5만 광년 떨어진 은하계 반대편에서 발생했다고 일간 르몽드가 20일자에서 보도했다. 미국 항공우주국(NASA)과 유럽의 위성 및 망원경들에 관측된 폭발 섬광은 0.1초 이상 동안 보름달보다 더 밝았으며 인공위성의 관측기기와 지상 관측장비가 일시적으로 교란될 정도로 위력을 발휘했다고 이 신문은 전했다. ‘별의 지진’으로 표현된 이 우주 사건은 지구에서 5만여 광년 떨어진 궁수(弓手) 자리 성운에 있는 ‘SGR 1806-20’으로 불리는 중성자 별의 표면에서 폭발이 일어난 것이라고 과학자들은 밝혔다. 지구를 기준으로 하면 태양까지 거리보다 약 30억 배 먼 곳이다. 미국 버클리 소재 캘리포니아 주립대학의 물리학자인 케빈 헐리는 “은하계 내 지구 반대편에 있는 직경 20㎞에 불과한 물체가 태양이 10만년 동안 방출하는 것보다 많은 에너지를 0.1초 동안 발산했다.”고 밝혔다. 하버드-스미소니언 천체물리학센터의 브라이언 게인슬러는 “우리 은하계에서 아마도 1세기에 한번, 또는 1000년에 한번 있는 사건”이라며 “이 폭발이 지구에서 10광년 내 거리에서 일어났다면 지구 대기에 심한 손상을 입혔고 아마도 생물의 대량 소멸을 초래했을 것”이라고 덧붙였다. 소멸이 가까운 매우 거대한 별의 잔유물인 중성자 별은 강력한 자기장과 고밀도의 소형 중심핵을 지닌 채 자체 축을 중심으로 빠르게 회전하는 존재다. 이 중성자 별들의 중심 핵들은 자체 ‘연료’가 다하면 초신성(超新星)의 형태로 폭발한다. lotus@seoul.co.kr

국방 연구인력 확충을 위해 이공계 박사 출신을 장교로 채용하는 ‘박사 장교제’가 도입된다. 또 대형 국가연구개발(R&D) 실용화사업 대상으로 자기부상열차 등 10개 과제가 선정돼 오는 4월까지 타당성 조사가 이뤄진다. 정부는 27일 서울 소공동 롯데호텔에서 오명 부총리 겸 과학기술부 장관 주재로 과학기술관계장관회의를 열어 이같은 내용의 ‘국방연구개발비 투자계획’과 ‘대형 국가연구개발 실용화사업 추진계획’ 등을 심의해 확정했다. ●국방연구개발비 2배 이상 확대 박사 장교제와 관련, 오 부총리가 “이공계 박사 장교제를 정식 도입할 수 있도록 검토할 수 있느냐.”고 묻자 윤광웅 국방부 장관이 “적극 추진하겠다.”고 답했다. 이에 따라 이공계 박사 인력은 국방과학연구소(ADD) 등 군 지정기관에서 장교로 군복무를 하게 되며, 의무 복무기간이 지난 뒤에도 본인이 희망할 경우 계속 근무토록 할 계획이다. 다만 박사 장교제 도입시기와 자격요건 등에 대해서는 추후 논의하기로 했다. 정부는 또 군의 첨단화와 무기체계의 국산화를 위해 국방비에서 국방연구개발비가 차지하는 비중을 선진국 수준으로 확대하기로 했다. 올해 우리나라의 국방연구개발비는 9293억원으로 전체 국방비 20조 8226억원의 4.5%에 불과하다. 반면 선진국들의 국방비 대비 국방연구개발비 비중은 미국 13.8%, 프랑스 13.0%, 영국 12.2%, 러시아 10.0% 등이다. 이에 따라 정부는 국방연구개발비 비중을 2006년 5.3%,2007년 6.1%,2008년 7.0%,2009년 7.2%,2010년 7.8% 등으로 늘린 뒤 2015년 이전까지 10.0%로 확대할 방침이다. ●“실용화사업에 채권 발행 검토” 또 이날 회의에서는 대형 국가연구개발 실용화사업 대상과제로 자기부상열차 등 기존 7개 과제에 세계 최초의 치매 치료약물 ‘AAD-2004’ 등 3개의 과제를 추가로 선정, 오는 4월까지 예비타당성 조사를 실시한다. 아주대 의대 곽병주 교수팀이 개발한 AAD-2004는 항산화 및 항염증 효과가 뛰어나고 낮은 독성으로 신약개발 가능성이 높은 것으로 평가받고 있다. 또 소형 항공기, 중성자 빔을 이용한 나노공정 반도체 제조장비 등의 실용화사업에도 정부가 나서기로 했다. 그러나 그동안 실용화사업으로 검토됐던 서울대 수의학과 황우석 교수팀의 광우병 내성소와 연료전지버스 등은 단기간에 실용화하는 데 어려움이 있다는 판단에 따라 이번 타당성 조사대상에서 제외됐다. 정윤 과학기술연구개발조정관은 “주관 부처별로 오는 4월 말까지 예비타당성 조사를 벌인 뒤 상반기중 본격적인 실용화 작업에 나설 계획”이라면서 “과제별 실용화 소요예산이 수백억, 수천억원에 이르는 만큼 원칙적으로는 주관 부처가 재원을 확보하되 과학기술 채권 등 별도 재원확보 방안도 검토중”이라고 설명했다. 장세훈기자 shjang@seoul.co.kr

서울대 황우석(수의학과) 교수팀의 인간 체세포 복제배아 줄기세포 연구가 미국 과학저널 ‘사이언스’의 ‘2004년 10대 연구’ 중 하나로 선정됐다. 사이언스는 17일자에서 미 항공우주국(NASA)의 화성탐사 로봇들이 과거 화성에 생명체 존재 가능성을 높여주는 염분과 산성을 띤 수분이 있었음을 발견한 것이 ‘올해의 연구’로 선정됐다고 밝혔다. 사이언스는 황 교수팀의 연구결과는 인간도 체세포 핵 이식을 통한 복제가 가능함을 보여준 첫 과학적 증거이며, 배아줄기세포주가 난치병에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 유전적으로 환자와 일치하는 치료용 세포를 만들어낼 수 있는 길을 열었다고 평가했다. 올해의 연구로 뽑힌 화성 탐사로봇 스피릿과 오퍼튜니티의 활동은 사실상 인류 최초의 다른 행성에 대한 현장탐사로 수십억년 전 화성이 생명체의 존재를 뒷받침할 수 있을 만큼 따뜻하고 습한 환경이었음을 시사하는 것이라는 평가를 받았다. 10대 연구에는 이밖에 ▲인도네시아에서 발견된 소형 인류 ‘호모 플로레시엔시스’ ▲게놈 정크 DNA의 유전자 작동시 역할 규명 ▲동·식물 다양성 급감 ▲빈곤 국가의 에이즈·말라리아 등 질병 퇴치를 위한 선진국 재단, 학계, 제약업체 공동 노력 ▲물 속 유전물질을 분석하는 생명체 탐색법 ▲천체물리학자들의 펄사와 회전하는 중성자별 쌍 발견 ▲물 구조와 물리적 특성에 대한 전통이론과 배치되는 연구결과 ▲페르미 입자 응축현상 입증 등이 뽑혔다. 연합

물질을 이루는 가장 작은 단위인 쿼크(quark)들 사이에 ‘용수철’ 같은 힘이 있어 상호 결합시키는 원리를 밝혀낸 세 명의 미국 과학자에게 올해 노벨 물리학상이 돌아갔다.이같은 연구의 ‘단초’를 제공한 사람이 한국인 과학자여서 더욱 주목된다. 스웨덴 왕립과학원은 5일 미국 샌타바버라 캘리포니아대 데이비드 그로스(63) 교수와 캘리포니아공대 데이비드 폴리처 교수,매사추세츠공대(MIT) 프랭크 윌첵(53) 교수 등 3명을 올해의 노벨 물리학상 공동 수상자로 선정했다고 발표했다. 왕립과학원은 이들이 원자핵 내의 색력(color force·또는 강력·쿼크들을 결합시키는 힘)이 양성자와 중성자 내 쿼크들 사이에서 작용한다는 이론적 성과를 이뤄내 ‘만물의 이론(Theory of Everything)’을 찾아내고자 하는 과학의 꿈을 실현하는 데 한 걸음 다가서게 했다고 선정 이유를 밝혔다. 세 사람은 1973년 발표한 논문에서 색력의 이론적 논리를 처음 구명했다.기존 전자기적 입자에는 양과 음 두 가지 힘만 존재하는 반면 쿼크에는 색력이라는 한 가지 힘이 더 존재한다는 사실을 알아낸 것이다. 이들의 연구에 따르면 색력은 쿼크들이 가까이 있을 때는 약해지고 멀어지면 강해지는 성질이 있다. 예컨대 탁자 위에서 회전하는 동전 무게의 80%는 쿼크간 상호작용으로 생기는 것이다. 김제완 서울대 물리학과 명예교수는 “색력은 쿼크 사이에 용수철이 있다고 연상하면 이해하기 쉽다.”면서 “쿼크들이 가까이 있으면 용수철의 영향을 받지 않고 자유롭게 움직이지만 멀어지면 용수철의 당기는 힘이 강해진다.”고 설명했다. 김 교수는 “색력이라는 개념을 처음 도입한 주인공은 다름아닌 한국인 재미 과학자 노스캐롤라이나대 한무영 교수”라고 소개했다.그로스 교수 등이 한 교수의 모델을 수학적인 계산을 통해 이론으로 확립했다는 설명이다. 안미현 황장석기자 hyun@seoul.co.kr

월성원전 2호기에서 중수(重水)가 누출돼 작업자 10명이 방사능에 피폭된 사실이 뒤늦게 밝혀졌다. 월성원자력본부는 “지난 14∼15일 냉각수 배관작업을 하던 중수로형 월성 2호기에서 중수가 유출되는 사고가 발생했다.”고 17일 밝혔다. 월성원자력본부는 “원전 피폭자 10명과 사고를 수습하러 원자로 건물에 들어간 17명 등 모두가 현재 정상 근무하고 있다.”고 말했다. 이날 사고는 정기검사를 위하여 가동이 중단된 상태에서 배관을 정비하던 작업자 1명이 중수조절 밸브를 잘못 작동시키는 바람에 일어났다.사고로 중수 3400ℓ가 누출됐고,자체 평가한 직원들의 방사선 최대 피폭량은 0.05mSV(밀리시버트)로 추정됐다.원전 종사자의 연간 피폭 제한치는 50mSV이다. 사고가 일어나자 과학기술부는 지난 15일 대전 한국원자력안전기술원(KINS)의 전문가 7명을 월성원전으로 보내 사고발생 원인을 조사했다. 과기부는 월성원전 2호기에 사용되는 중수는 208t으로 누출된 3t 가운데 8.2㎏이 증발됐으나,위험한 수준은 아니라고 설명했다.그러나 현장을 방문한 경주핵대책시민연대는 “유출된 중수는 17드럼 분량인 3400ℓ”라면서 “1드럼 반은 아직 미수거됐다.”고 주장했다.경북 경주시 양남면 나아리에 있는 월성원전은 국내에서 유일하게 냉각재 및 감속재로 중수를 사용하는 가압중수로다. 경주 김상화기자 shkim@seoul.co.kr ●중수(重水·heavy water)는 말 그대로 물과 화학적 성질은 같지만,물보다 더 무거운 물질이다. 중수는 핵분열 반응을 일으키는 중성자를 흡수하는 단면적이 매우 작아 감속비가 매우 우수하다.따라서 가압중수로에서 원자로의 핵반응 속도를 조절하는 감속재 및 냉각재로 쓰인다. 중수는 증류,전기분해,동위원소 교환법 등의 방법으로 생산된다. 주요 생산국은 노르웨이, 인도, 캐나다, 아르헨티나, 루마니아 등이다.

국제원자력기구(IAEA) 사찰단이 오는 19일쯤 다시 방한할 것으로 알려짐에 따라 어느 부분에 조사가 집중될지 관심이 쏠리고 있다.이번 2차 조사의 대상은 1차 때처럼 서울 노원구 공릉동 연구용 원자로 ‘트리가 마크’와 대전의 한국원자력연구소가 될 전망이다. 과학기술부 관계자는 “1차 조사는 우리나라가 올 2월 비준한 IAEA 안전조치 협정에 따라 신고한 내용을 확인하는 수준이었고,2차 조사는 1차에서 미진했거나 자료가 부족한 부분에 대한 보완조사의 성격”이라고 말했다. ●신고내용 확인수준 예상 그러나 상당수 원자력 전문가들은 IAEA의 최근 움직임을 심상치 않게 보고 있다.장흥순 한국과학기술원(KAIST) 교수는 “모하메드 엘바라데이 IAEA 사무총장의 ‘심각한 우려’ 발언 등을 볼 때 IAEA가 이번 핵 관련 실험을 어물쩍 넘기지는 않을 것으로 예상된다.”고 말했다.특히 이라크에서 핵무기를 찾아내지 못해 사찰능력을 의심받았던 IAEA가 오명을 씻어낼 기회로 한국을 점찍었다는 관측도 있다. 우리 정부나 IAEA가 핵실험 당시의 상황이나 보고내용을 상세히 공개하지 않고 있어 정확한 추측은 힘들지만 대체로 핵 관련 물질의 경로추적에 조사가 집중될 전망이다.특히 민간기업인 영남화학이 인광석(燐光石)으로부터 제련한 천연우라늄 약 900㎏을 원자력연구소가 사들여 얼마만큼을 언제,어떤 용도로 사용했는지 면밀한 점검이 이뤄질 것으로 알려졌다. ●언제 어떤 용도로 얼마나 사용? 우리 정부는 이 가운데 700㎏은 월성 원자력발전소 연료로 사용했고 150㎏은 1982년 금속 형태로 정련해 방사선 차폐용기 제작시험 등에 사용했으나 이 과정에서 일부 폐기물이 발생하면서 12.5㎏이 줄어든 상태(134㎏)로 보관해 왔다고 이미 해명한 상태다.또 2000년에는 3.5㎏이 원자 증기 레이저 동위원소 분리법(AVLIS)을 이용한 우라늄 농축실험에 추가로 사용됐으며 여기서 0.2g의 저농축도 우라늄이 만들어졌다는 것이 정부의 설명이다.IAEA 사찰단은 또 1982년 당시 생산된 금속우라늄의 행방,특히 폐기물 발생으로 12.5㎏이 줄어들었다는 한국정부 해명의 타당성과 이 문제가 20년간 보고되지 않은 경위 등을 당시 실험 관계자 면담 등을 통해 집중 검증할 것으로 전해졌다.이를 위해 사찰단은 지난 1차 조사에서 못했던 플루토늄 시료(試料·분석에 쓸 표본) 채취를 할 가능성이 높다.IAEA는 82년 트리가 마크Ⅲ 연구용 원자로를 이용한 연료봉 중성자 조사(照射)실험에 이어 플루토늄 추출 실험이 이뤄진 점을 중시,이 실험과 비슷한 시기에 생산된 금속우라늄의 행방 사이의 연결고리를 찾으려 들 가능성도 배제할 수 없다. 안미현기자 hyun@seoul.co.kr

1980년대 초 국내 일부 과학자에 의해 극미량의 플루토늄을 추출해 냈던 사실이 국제원자력기구(IAEA)에 의해 공개되면서 추출 배경과 IAEA의 확인 과정에 관심이 쏠리고 있다. 정부측에 따르면 1982년 4∼5월 서울 공릉동 한국원자력연구소의 연구에 참여한 과학자들이 화학적 특성 분석을 위해 수㎎의 플루토늄을 추출했다.통상 플루토늄은 원자력발전용으로 쓰고 난 폐연료봉을 화학약품 등에 반응시켜 추출할 수 있다.이 경우 연구용의 추출이라면 연구실 단위에서도 가능하지만,전력생산 또는 핵무기 제조를 위해서는 대규모 공장시설 단위의 재처리시설이 필요하다.당시 연구소에는 대규모의 재처리시설이 없었으며,문제의 플루토늄 추출도 연구실에서 화학약품 등을 이용해 이뤄졌다는 것이다.정부는 이같은 사실을 83년 9월 IAEA에 신고했다.당시 신고내용은 ‘실험에 사용된 핵물질이 손실됐으니 안전조치 대상에서 제외시켜 달라.’는 것이었다.이듬해인 84년,실험에 사용된 폐연료봉과 시료는 재사용이 불가능하도록 폐기돼 원자력연구소로 이관됐으며,현재까지 보관중이다. ●당시 연구책임자 이미 세상 떠나 당시에는 IAEA도 사찰이나 시료채취 조치를 하지 않았다.IAEA는 이 연구소 시설에 대해 매년 정기적인 사찰을 해왔지만,사찰기법이 발달하지 않았던 탓에 발견하지 못했던 것으로 추정된다.이후 ‘환경조사 기법’이 발달하면서 플루토늄 추출 흔적을 찾아냈다.환경조사는 핵 의혹 지역 주변의 대기·식물·건축물 외벽 등에 대한 방사성 잔여물 존재 여부를 조사하는데,이를 통해 반감기가 수십년 이상인 핵물질 자체를 감지해 낼 수 있다.플루토늄의 반감기는 2만4000년이다. IAEA는 97년 원자력연구소에 대해 환경 샘플링 조사를 실시해 플루토늄 추출의 단서를 발견하고 이듬해인 98년 우리 정부에 확인을 요청했다.그러나 정부는 정권이 몇번 바뀌면서 관련 자료를 찾아내질 못했다.프로젝트 책임자 등 당시 과학자 중 몇 명도 이미 사망한 상태였다.추출 의도를 확인해 낼 길이 없었던 것도 이 때문이었다. IAEA는 지난해 재차 환경샘플링 조사를 했고,지난 8월29∼9월4일에 같은 지역에 대한 3번째 환경조사를 실시했다.결론은 플루토늄이 추출된 사실이 있다는 것이었다.이 과정에서 정부는 IAEA의 거듭된 요청으로 조사에 착수한 뒤 이같은 사실을 밝혀냈다. ●공릉동 연구용 원자로 ‘트리가(TRIGA)’ 1962년과 1972년에 미국으로부터 ‘트리가 마크Ⅱ’,‘트리가 마크Ⅲ’가 도입됐다.연구로1,2호기로 명명됐다.1호기는 원자력공학도 교육·훈련 등 원자력 인력양성과 원자로 특성연구,화학·생물학 분야의 기초연구,동위원소 생산 등을 목적으로 도입됐다.원자력 기반기술 확립과 원자력 기술인력 훈련과 양성에 크게 기여했다.현재 해체 대기중이다. 2호기는 중성자 빔 물성연구와 사진촬영,원자로 특성연구,방사화 분석 및 각종 재료 실험 등을 목적으로 들여왔다.이미 시작된 해체작업이 내년 6월 끝난다.1·2호기는 노후화된 데다 부속품 구입도 어려워 1995년 1월말과 12월말 각각 가동이 정지됐다.같은해 대전의 한국원자력연구소에 도입된 연구용 원자로 ‘하나로’가 역할을 대신하고 있다. 주병철 안미현기자 bcjoo@seoul.co.kr

플루토늄이 관심을 끄는 것은 농축우라늄과 함께 원자폭탄이나 수소폭탄의 주재료로도 사용되기 때문이다. 고순도 플루토늄 1㎏은 원자폭탄 하나의 위력을 지닌다.또 500g의 플루토늄은 500만kWh의 전력을 생산할 수 있다. 플루토늄의 원소기호는 ‘Pu’,원자번호는 94이다.1940년 미국 캘리포니아대의 시보그,맥밀런 등이 발견한 동위원소로 태양계 행성인 명왕성(Pluto)에서 이름을 따왔다.자연에서도 극미량이 존재하지만 핵분열 생성물인 우라늄이나 넵투늄으로부터 용매추출법,이온교환수지법,침전법 등의 방법으로 인공제조된다.천연우라늄의 99.7%를 차지하는 우라늄238은 핵분열을 일으키지 않지만 원자로에서 중수소로 충격을 가하면 중성자를 흡수해 핵분열을 일으키는 플루토늄 239로 만들어진다. 안미현기자 hyun@seoul.co.kr

“원자력에 대한 잘못된 선입견은 버리세요.” “원자력,왠지 듣기만 해도 무섭고,끔찍하고,거부감이 든다고요.” 한국원자력문화재단이 홈페이지 사이트(www.knef.or.kr)를 통해 원자력 홍보사절단을 자처하고 나섰다. 시민들에게 원자력에 대한 친화감을 주고,이해를 돕기 위한 이 사이트는 공기업의 ‘티’가 나지 않는 ‘부드러운’ 콘텐츠로 구성됐다. 물론 원자력 연구소와 자료창고를 오갈 수 있는 ‘원자력용어사전’,개괄적인 지식을 배우는 ‘원자력지식’,좀더 전문적인 내용을 배워보는 ‘심층자료실’ 등에서 원자력의 기본 정보도 얻을 수 있다. 사이트 메뉴 중 ‘커뮤니티’의 ‘퍼니 존(funny zone)’을 눌러보면 더 재미있다. OX 퀴즈,4지선다 문제 등 1000여개의 원자력 관련 퀴즈가 준비돼 있기 때문이다.높은 점수를 얻기 위해서는 ‘원자력 정보바다’메뉴의 ‘원자력지식’ 등 관련 지식을 공부해야 한다.고득점을 하면 퀴즈왕에 올라 보너스 포인트 등도 받을 수 있다. 중성자를 발사해 원자력 에너지를 모으는 ‘팡팡 아톰’ 등 원자력을 소재로 한 원자력 게임들도 들어있다. 이밖에도 아직 활성화되지는 않았지만 만화로 보는 원자력이야기인 ‘카툰’,e-카드 보내기 메뉴인 ‘카드’,스크린세이버 코너 등도 네티즌의 눈길을 끈다.‘어린이 마당’은 원자력 관련 내용을 어린이에게 쉽게 전달하기 위해 초등학교 교사에게 의뢰해 만들었다. 원자력문화재단 미디어실 양영진 과장은 “방문 네티즌들이 기존 공기업 사이트의 딱딱함 대신 재미를 느낄 수 있도록 많은 신경을 썼다.”면서 “네티즌이 들러 평소 궁금했던 원자력에 대한 객관적인 정보를 얻어갔으면 좋겠다.”고 말했다.˝