‘땅 위의 인공태양’ 핵융합로의 핵심 부품을 국내에서 개발하는데 성공했다. 이 부품은 핵융합에너지 국제실험로인 ‘국제핵융합실험로’(ITER) 건설현장인 프랑스 카다라쉬로 운송된다. 국가핵융합연구소 ITER한국사업단은 ITER 핵심부품인 ‘열(熱) 차폐체’를 국내 기술로 개발해 완성하고 최종 검수를 마치고 부산항을 통해 프랑스로 운송을 시작했다고 17일 밝혔다. 열 차폐체는 핵융합로에서 초고온 플라즈마가 만들어지는 진공용기와 다른 고온 구조물에서 나오는 열이 영하 269도의 극저온에서 플라즈마를 만들어 내는 초전도자석에 전달되는 것을 막아주는 장치이다. 열 차폐체는 진공용기, 저온용기 두 종류로 나뉘어지는데 전체를 조립하면 높이와 직경이 각각 25m에 이르고 무게도 900t이나 나간다. ITER 열 차폐체는 한국이 상세설계부터 제작까지 100% 책임지고 있는 부품이다.진공용기와 초전도자석 사이에 설치되는 ‘진공용기 열 차폐체’(VVTS)는 도넛 모양을 40도 간격으로 나눠 9개 섹터로 만들어졌다. 6번 섹터의 경우 31개의 패널로 제작돼 지난해 8월 가조립후 설계 검증과 조립 적합성을 확인했다. 높이 12m의 VVTS의 설계와 제작품간 허용오차는 2㎜에 불과한 것으로 알려졌다. 열 차폐체 패널들은 국내 기업인 SFA를 통해 제작 마지막 단계인 은도금을 진행했다. 은도금은 열 차폐체의 핵심기술로 진공용기에서 초전도자석으로 유입되는 복사열을 차단하는 역할을 한다. SFA는 대형 열 차폐체 표면에 8~10㎛(마이크로미터) 두께의 균일한 은도금을 구현했다. 이렇게 개발된 열 차폐체는 오는 10월 중순 프랑스 남부 카다라쉬의 ITER 건설현장에 도착할 예정이다. 정기정 ITER 한국사업단 토카막기술부장은 “이번에 개발한 열 차폐체는 600개의 패널과 7만 개의 볼트로 조립되는 장치로 ITER 조달품 중에서 가장 까다로운 설계와 제작조건이 요구됐던 것”이라며 “국내 협력기업과 ITER국제기구가 한 팀이 돼 여러 기술적 난관을 극복하기 위해 협력한 결과라고 할 수 있다”라고 말했다.핵융합은 태양에서처럼 가벼운 원자핵들이 융합해 무거운 원자핵으로 바뀌는 것으로 원자핵 융합과정에서 줄어든 질량이 에너지로 변환되는데 이것을 핵융합에너지라고 한다. ITET는 핵융합에너지 대량 생산 가능성을 실증하기 위해 한국, 미국, 유럽연합(EU) 등 7개국이 프랑스 카다라쉬에 건설하는 핵융합실증로로 초대형 국제협력 연구개발 프로젝트이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

LS그룹이 ‘공행공반’(행하는 것이 없으면 돌아오는 것도 없다)을 경계하며 주력사업 경쟁력 강화에 박차를 가하고 있다. ‘공행공반’은 구자열 LS그룹 회장이 “실행력을 강화해 목표를 반드시 달성해야 한다”며 지난 1월 신년사에서 강조한 말이다. 이를 실현하기 위해 LS그룹은 올해 하반기에도 세계 시장에서 수요가 증가하고 있는 전력인프라·스마트에너지·디지털 전환 분야에서 핵심 기자재 및 기술 공급과 해외 투자 확대 등에 적극적으로 나설 계획이다. LS그룹의 주요 계열사들은 글로벌 기업들이 선점하고 있는 초전도케이블, 마이크로 그리드, 초고압직류송전 등 친환경적이고 전기를 절감하는 에너지 효율 기술 상용화에 박차를 가하고 있다. LS전선은 지난 4월 강원 동해시에 약 400억원을 투자한다고 밝혔다. 연내 제2공장을 착공해 동북아 슈퍼 그리드의 핵심 기술로 주목받고 있는 초고압직류송전 케이블 등의 생산을 확대할 계획이다. LS산전은 전력과 자동화 분야에서 확보한 기술력에 정보통신기술(ICT)을 적용한 융·복합 스마트 솔루션을 앞세워 소규모 지역에 전력을 자급자족할 수 있는 차세대 전력망 마이크로 그리드 사업에도 박차를 가하고 있다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

국내 연구진이 새로운 초전도 절연기술을 개발해 의료기관에서 많이 사용되는 자기공명영상(MRI) 장치를 더 작고 가볍게 만들 수 있게 됐다. 한국전기연구원 초전도연구센터 연구진은 MRI 내부에 들어가는 핵심부품인 초전도 전자석의 재료를 적게 사용하면서도 발열을 막을 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. MRI는 초전도 전자석으로 고주파 자기장을 만들어 인체 내부 수소 원자핵으로부터 발생되는 영상신호를 2차원, 3차원 단면을 보여주는 전신 검사장비이다. X선, 컴퓨터단층촬영(CT)과 달리 방사선을 사용하지 않아 안전하고 해상도가 뛰어난 영상을 다양한 각도에서 자유자재로 촬영할 수 있다는 장점이 있다. MRI 해상도는 자기장의 크기에 비례하는데 자기장 크기는 ‘초전도 전자석’에 좌우된다. 초전도는 금속이나 화합물을 일정 온도 이하로 냉각할 때 전기저항이 사라져 전류가 아무런 장애 없이 흐르는 현상이다. 전기저항이 0이기 때문에 같은 단면적의 구리선과 비교했을 때 훨씬 많은 전류를 흘릴 수 있는데 일정 전기량이 넘어가면 초전도선 일부에서 초전도 상태를 벗어나는 현상이 나타난다. 이렇게 되면 일반 금속보다 저항이 커져 열이 발생해 타버린다. 아직까지는 초전도 발열현상이 명확히 밝혀지지는 않은 상태다. 이 때문에 현재는 하나의 초전도선을 타지 않게 하기 위해 10배 정도 많은 구리를 초전도선으로 둘러싸고 있다. 문제는 이렇게 될 경우 구리가 많이 사용돼 전체 부피와 무게가 커진다는 단점이 있다.연구팀은 정상 동작시에는 일반 절연체와 같이 전기가 새지 않도록 절연기능을 수행하다가 초전도선에서 발열현상이 나타나면 자동으로 전기를 흘려주는 도전재로 전환하는 ‘스마트 인슐레이션’ 기술을 개발했다. 스마트 인슐레이션 기술은 발열 발생시 주변 다른 선들과 전류를 나누기 때문에 초전도선을 둘러싸는 구리의 양을 절반 가까이 줄일 수 있게 된다. 전기연구원 김석환 박사는 “일반 의료기관에서 MRI를 설치할 때 장치의 크기와 무게 때문에 많은 어려움을 겪는데 이번 스마트 인슐레이션 기술을 활용하면 MRI의 소형화와 경량화가 가능해질 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

귀여운 고양이 한 마리가 밖에서는 절대 볼 수 없는 완전히 밀폐된 상자 속에 갇혀 있습니다. 상자 안에는 치명적인 독약인 청산가리가 담긴 병이 있습니다. 독극물 병 위에는 망치가 있고 망치는 방사능을 측정하는 가이거 계수기와 연결돼 있습니다. 방사능이 감지되는 순간 망치가 떨어져 병은 깨지고 청산가리 가스가 흘러나와 고양이는 죽게 됩니다. 상자 안에는 시간당 50%의 확률로 핵붕괴하는 우라늄도 들어 있습니다. 한 시간 뒤 우라늄이 붕괴되면서 방사능을 내뿜어 가이거 계수기를 작동시킬 확률이 50%라는 말입니다. 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 어떻게 됐을까요. 정답은 ‘상자를 열기 직전까지는 살아 있거나 죽어 있는 상태가 섞여 있으며 상자를 여는 순간 양자 상태가 무작위로 바뀌어 죽거나 살아 있게 된다’입니다. 상식적으로 도저히 이해할 수 없는 이 설정이 바로 물리학과, 화학과 학생들을 멘붕에 빠뜨려 양자역학을 포기하게 만든다는 ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’입니다. 지난해 세상을 떠난 영국의 물리학자 스티븐 호킹마저도 ‘누군가 슈뢰딩거의 고양이 이야기를 꺼낸다면 난 조용히 총을 빼들 것’이라고 말했을 정도입니다. 독일 물리학자 베르너 하이젠베르크가 만든 불확정성 원리는 간단히 말하면 원자나 분자 같은 미시세계에서는 입자의 위치와 운동량을 둘 다 정확하게 측정할 수 없다는 것입니다. 하나를 측정하는 동안 다른 하나가 변해 버리기 때문이라는 것입니다. 고전물리학에서와 달리 입자의 물리적 상태를 확률적으로만 설명할 수밖에 없다는 것이지요. 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 파동방정식을 만들어 양자역학을 완성했다는 평가를 받았지만 양자역학의 확률론적 해석을 도저히 받아들일 수 없었습니다. 그래서 양자역학의 확률론을 논박하기 위해 만들어 낸 사고 실험이 바로 ‘슈뢰딩거의 고양이 역설’이었습니다. 그런데 미국 예일대 응용물리학과, 예일양자연구소, IBM 왓슨연구센터, 뉴질랜드 오클랜드대 광자·양자기술센터, 프랑스 컴퓨터과학연구소(INRIA) 공동연구팀이 큐비트로 알려진 양자 정보를 포함한 인공원자를 이용해 양자도약을 사전 예측할 수 있는 시스템을 만들어 냈습니다. 오랫동안 양자역학을 지탱해 온 양자중첩과 예측불가능성이라는 개념을 뒤집었다고 평가를 받는 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 6월 4일자에 실렸습니다. 양자도약은 원자 내부에서 전자가 불연속적으로 궤도를 움직이는 현상입니다. 전자가 어느 위치에 있을지는 확률적으로 알 수밖에 없기 때문에 언제 어떻게 양자도약이 일어나는지를 예측하는 것은 불가능한 일이었습니다. 연구팀은 알루미늄 상자에 둘러싸여 있는 초전도 인공원자에 마이크로파를 쪼인 뒤 ‘이중 간접 모니터링 방식’으로 인공원자를 관찰하는 동시에 양자도약을 예측해 내는 데 성공한 것입니다. 이번 기술은 양자컴퓨터를 개발할 때 정보를 포함하는 큐비트를 손쉽게 제어할 수 있게 해 양자 데이터를 안정적으로 관리할 수 있게 해줄 것으로 기대되고 있습니다. 이번 연구에서도 볼 수 있듯이 과학에서는 깨지지 않을 것 같은 이론도 끊임없는 연구를 통해 새로운 사실이 밝혀져 뒤집힐 수 있습니다. 20세기 초 물리학사에서만 보더라도 과학자들이 상대편과 끊임없는 사고 실험과 논쟁을 통해 현대물리학을 만들었습니다. ‘우리는 맞고 너희는 틀리다’는 언행을 보이면서 ‘과학적, 합리적 태도와 사고방식’을 입에 올리는 것은 정말 웃기는 일입니다. edmondy@seoul.co.kr

구자열 LS그룹 회장은 신년사에서 ‘공행공반’(空行空返·행하는 것이 없으면 돌아오는 것도 없다)이란 사자성어를 제시하며 “경영 역량을 레벨업시키고, 연구개발(R&D)을 가속화해 주력사업의 기술 경쟁력을 글로벌 수준으로 끌어올릴 것”을 당부했다. 이를 위해 구 회장은 지난해 11월 그룹 계열의 미국 전선회사 SPSX의 유럽 권선(전자장치에 감는 피복 구리선) 생산법인인 에식스 발칸 준공식에 참석하는 등 경영 보폭을 넓히고 있다. LS그룹은 올해도 전력인프라스마트에너지디지털 전환 분야에서 핵심 기자재 및 기술 공급과 해외 투자 확대 등에 적극 나설 계획이다. 주요 계열사들은 글로벌 기업들이 선점하고 있는 초전도케이블, 마이크로그리드, 초고압직류송전(HVDC) 등 친환경적이고 전기를 절감하는 에너지 효율 기술 상용화에 박차를 가하고 있다. HVDC 케이블을 최초로 국산화에 성공해 2013년 덴마크에 HVDC 해저 케이블 프로젝트에 수출했으며, 2016년 국내 최초의 육상 HVDC 케이블 사업(북당진~고덕 연결) 공급권을 따냈다. 2015년 세계 최초의 직류(DC) 80kV급 초전도 케이블 실증을 완료해 세계에서 유일하게 직류(DC)와 교류(AC) 기술력을 모두 확보했다. 차세대 전력망 마이크로그리드 사업에 박차를 가하고 있다. 일본 홋카이도와 부산시 등에 ESS와 연계한 메가와트(MW)급 대규모 태양광 발전소를 준공해 상업발전을 시작했고, 2015년 일본 미토 메가솔라파크, 지난해 하나미즈키 태양광 발전소 수주 등 기술력을 인정받고 있다. 김민석 기자 shiho@seoul.co.kr

국내 연구진이 태양보다 뜨거운 섭씨 1억도의 불덩이를 지상에서 구현하는데 성공했다. 한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소는 핵융합에너지 연구장치인 ‘KSTAR’가 초전도 토카막 핵융합장치로는 세계 최초로 플라스마 중심 이온온도 1억도를 1.5초간 유지하는데 성공했다고 13일 밝혔다. 이는 핵융합로 개발을 위해 반드시 넘어야 할 중요한 고비 중 하나를 넘어 핵융합 발전 상용화를 위해 한 발 더 다가섰다는 평가이다. 핵융합은 태양이 에너지를 만들어 내는 것과 같은 원리다. 핵융합 발전은 태양에서 일어나는 반응처럼 수소 같은 가벼운 원자핵들이 결합해 무거운 원자핵으로 바뀌는 과정에서 내놓는 에너지를 발전에 활용하려는 시도로 차세대 유력한 에너지원으로 주목받고 있다. 중력이 큰 태양에서는 1500만도에서도 핵융합이 가능하지만 중력이 작은 지구에서 핵융합을 실현하기 위해서는 플라스마 이온온도가 1억도 이상이 돼야 한다. 이번에 한국 연구진이 만들어낸 플라스마 이온온도 1억도는 이온핵과 전자로 분리된 플라스마 상태의 중수소와 삼중수소 이온이 핵융합 반응을 일으킬 수 있는 온도이며, 태양의 중심온도인 1500만도보다 7배가량 높다.지난해 11월 중국과학원 플라스마물리연구소에서도 자신들의 핵융합 실험로 ‘이스트’(EAST)에서 플라스마 1억도를 달성했다고 발표했지만, 이는 핵융합 반응을 만드는 원료인 이온이 아닌 전자온도라는 한계가 있다. KSTAR의 플라스마 이온온도 1억도 달성은 핵융합 발전의 실제 가능성을 확인하는 핵융합실증로에 적용할 수 있는 플라스마 온도를 만들어 냈다는 것에 의미가 크다. 연구팀은 올해 중성자입자빔가열장치(NBI-2)를 이용해 1억도 이상 초고온 플라스마를 현재 1.5초에서 10초 이상 유지하는 것을 목표로 실험을 진행 중에 있다고 밝혔다. 유석재 핵융합연구소장은 “올해 플라스마 이온온도 1억도를 10초 이상 운전하는데 성공한다면 2025년 첫 플라스마 생성을 목표로 프랑스 카다라시에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER) 운영 단계에서 국내 연구진이 고성능 플라스마 실험을 주도할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 태양보다 뜨거운 섭씨 1억도의 불덩이를 지상에서 구현하는데 성공했다. 한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소는 핵융합에너지 연구장치인 ‘케이스타’(KSTAR)가 초전도 토카막 핵융합장치로는 세계 최초로 플라즈마 중심 이온온도 1억도를 달성했다고 13일 밝혔다. 핵융합은 태양이 에너지를 만들어 내는 것과 같은 원리이다. 핵융합발전은 태양에서 일어나는 반응처럼 수소 같은 가벼원 원자핵들이 결합해 무거운 원자핵으로 바뀌는 과정에서 내놓는 에너지를 발전에 활용하려는 시도로 차세대 유력한 에너지원으로 주목받고 있다. 태양은 중력이 매우 커 1500만도에서도 핵융합이 가능하지만 중력이 작은 지구에서 핵융합을 실현하기 위해서는 플라스마 이온온도가 1억도 이상이 돼야 한다.이번에 한국 연구진이 만들어낸 플라즈마 이온온도 1억도는 이온핵과 전자로 분리된 플라즈마 상태의 중수소와 삼중수소 이온이 핵융합 반응을 일으킬 수 있는 온도이며 태양의 중심온도인 1500만도보다 7배 가량 높다. 지난해 11월 중국과학원 플라스마물리연구소에서도 자신들의 핵융합 실험로 ‘이스트’(EAST)에서 플라스마 1억도를 달성했다고 발표했지만 이는 핵융합 반응을 만드는 원료인 이온이 아닌 전자온도라는 한계가 있다. 케이스타의 플라스마 이온온도 1억도 달성은 핵융합발전의 실제 가능성을 확인하는 핵융합실증로에 적용할 수 있는 플라즈마 온도를 만들어 냈다는 의미가 크다. 연구팀은 올해 중성자입자빔가열장치(NBI-2)를 이용해 1억도 이상 초고온 플라스마를 현재 1.5초에서 10초 이상 유지하는 것을 목표로 실험을 진행 중에 있다고 밝혔다. 유석재 핵융합연구소장은 “올해 플라스마 이온온도 1억도를 10초 이상 운전하는데 성공시킨다면 2025년 첫 플라스마 생성을 목표로 프랑스 카다라쉬에 건설 중인 국제핵융합실험로(ITER) 운영 단계에서 국내 연구진이 고성능 플라스마 실험을 주도할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이와 관련해 핵융합연구소는 오는 20~22일 서울 강남 코엑스에서 KSTAR 운전 10주년 기념행사와 함께 국제 핵융합 학술대회 ‘KSTAR 콘퍼런스 2019’를 개최, KSTAR의 2018년 플라스마 실험 주요 성과를 발표할 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이광우 부회장, 지주회사체제 전환과 그룹성장 이끌어명노현 사장, LS전선 글로벌 케이블메이커로 키워　LS그룹은 2003년 LG그룹으로부터 계열 분리한 이후 LS 파트너십이라는 경영 철학 아래 산업용 전기·전자 및 소재, 에너지 분야에서 국내 최고의 기업으로 성장해 왔다. 주요 계열사로는 초전도·해저·초고압 케이블 분야에서 세계 최고의 기술을 보유한 LS전선, 전력·자동화·마이크로그리드·태양관 등 스마트에너지 기업인 LS산전, 국내 유일 세계 3대 동 제련기업인 LS-Nikko동제련 등이 있다. 이들 기업들이 글로벌 기업으로 성장하는 데 전문 경영진들이 비즈니스 역량을 발휘하고 있다.　 　이광우(64) ㈜LS 대표이사 부회장은 2008년 ㈜LS의 출범부터 현재까지 대표이사를 역임하고 있다. 초대 회장인 구자홍 회장과 현 그룹 회장인 구자열 회장과 함께 지주회사 체제로의 전환과 그룹의 성장을 이끌고 있다. 서울고와 연세대 영문과를 졸업한 이 부회장은 LG전자 해외 지사에서 글로벌 마케팅뿐만 아니라 기획분야에도 풍부한 경험을 쌓았다. 2005년 LS산전으로 옮겨 신사업과 경영전략 부사장을 역임했다. 　명노현(57) LS전선 사장은 동국대부속고와 인하대 무역학과를 나온 뒤 연세대 국제경영학 석사학위를 취득했다. 명 사장은 LS전선이 세계적 수준의 케이블 메이커로 자리잡는데 혁혁한 공헌을 세웠다. LS전선을 이끌어 갈 차세대 리더로 인정받아 지난 1월 단독대표에 올랐다. 그의 지론은 “자산은 가볍게 역량은 강하게”이다. 기업의 경영에 안정성을 최우선으로 두는 게 아니라, 미래의 성장을 위해 꾸준히 투자하고 도전해야 한다는 것이다. 　박용상(57) LS산전 사업총괄 부사장은 안동고와 성균관대 영문학과 출신이다. LS산전의 주력인 전력기기 사업 주요 직책을 두루 경험한 ‘전력사업 전문가’다. 기획은 물론 국내외 영업을 거쳐 전력기기사업부문장, 생산·기술본부장, 중국사업본부장, 경영관리본부장 등을 맡았다. 올해부터 사업총괄 부사장으로 장기 성장을 주도하고 있다. 　남기원(60) LS산전 지원총괄 부사장은 인창고와 고려대 경영학과를 나왔다. JS전선 관리총괄 등을 맡은 ‘재무통’이다. 2013년 캐스코, 2015년 LS메탈 CEO를 역임하는 등 주요 계열사도 두루 경험했다. 올해부터는 LS산전 관리총괄 부사장으로 사업전략을 지원하고 있다. 　도석구(58) LS-Nikko동제련 사장은 2008년부터 지주사인 ㈜LS에서 CFO와 인사지원부문장 등을 겸직했다. 재무, 인사, 총무 등 경영지원 전반을 지휘하며 그룹 창립과 성장에 기여해 2016년 LS-Nikko동제련 CEO로 선임됐다. 달성고와 경북대 회계학과를 졸업한 도 사장은 ‘세계 최고 제련기업’이라는 모토로 회사를 이끌어 2016년 흑자전환했고, 지난해에는 매출액 7조 4000억, 세전이익 3300억을 기록했다. 　김연수(58) LS엠트론 사장은 ‘강력한 추진력’과 ‘치밀함’으로 글로벌 비즈니스 역량을 인정받고 있다. 브니엘고, 부산대 기계공학과, 경북대 경영대학원 출신인 김 사장은 광통신, 데이터 케이블, 통신공장장, 생산본부장 등을 두루 경험했다. 가온전선 대표를 거쳐 2017년부터 LS엠트론 대표이사를 맡고 있다. 김 사장은 ‘사업 밀착 현장경영’을 통해 2017년 매출액 2조 1258억원, 영업이익 931억원까지 끌어 올려, 최고 실적을 견인했다. 　윤재인(58) 가온전선 부사장은 전주고와 미 워싱턴데 경영대학원을 나왔다. 윤 부사장은 LS전선 사업총괄 대표이사를 거쳐 2017년부터 가온전선 CEO를 맡고 있다. 미얀마 전력케이블 시장에 진출하는 등 초고압을 중심으로 고부가제품으로 사업 포트폴리오를 재편하고 있다. 　천성복(56) ㈜예스코 사장은 숭실고와 동국대 회계학과를 졸업했다. 천 부사장은 침체기에 접어 든 도시가스 시장에서 ㈜예스코의 꾸준한 실적 상승을 이끌고 있는 주역이다. GS건설에서 자금부장, 가온전선에서 CFO 및 영업본부장을 맡은 뒤 2015년 ㈜예스코 대표이사에 부임했다. 　이종락 논설위원 jrlee@seoul.co.kr 　

지난 30년간 풀리지 않았던 핵융합 연구의 난제가 인공지능(AI) 기술과 슈퍼컴퓨터의 도움으로 해결되는 날이 올지도 모르겠다. 27일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 등 외신에 따르면, 미국 차세대 슈퍼컴퓨터 ‘오로라’의 첫 번째 프로젝트로 미국 프린스턴 플라스마 물리연구소(PPPL)가 개발 중인 핵융합 연구용 AI 시스템이 선정됐다. 미국 에너지부(DOE)와 프린스턴대가 공동으로 운영하는 이 핵융합 연구기관은 현재 핵융합 최대 난제 ‘핵융합 플라스마 경계면 불안정성 현상’(ELM·Edge-Localized Mode)을 해결하는 데 도움이 될 AI 시스템을 개발하고 있다. 핵융합 발전을 실현하려면 자기장을 이용해 고온의 플라스마를 안정적으로 가둘 수 있어야 한다. 현재 연구자들이 가장 흔하게 시도하고 있는 방식은 ‘토카막’이라는 용기를 이용하는 것이다. 하지만 도넛 모형의 이 원형 용기에 갇힌 플라스마는 내벽과 플라스마 사이의 큰 압력 차 때문에 불안정하다. 특히 핵융합 플라스마 경계면에는 두루마리구름처럼 규칙적인 모습을 가진 운전에 해로운 불안정성 현상인 ELM이 나타난다. ELM은 플라스마 가장자리를 붕괴시켜 안정적인 핵융합 반응을 방해한다. 이 때문에 ELM의 이해와 제어가 핵융합계에서 중요한 문제로 다뤄지고 있다. 즉 이런 장애를 예측하고 제어하는 AI 시스템을 과학자들이 개발하고 있는 것이다. 관련 연구에 참여 중인 PPPL의 윌리엄 탕 연구원은 “우리 연구는 AI의 딥 러닝 방식에서 나올 수 있는 진보를 가속화하기 위해 슈퍼컴퓨터의 능력을 이용할 것”이라고 말했다. 오는 2021년 안에 아르곤 국립연구소에서 가동될 ‘오로라’는 미국 최초의 엑사급 슈퍼컴퓨터로, 초당 1퀸틸리언(100경) 회의 계산을 수행할 수 있는데 이는 현재 가장 강력한 슈퍼컴퓨터들보다 50~100배 빠른 속도다. 연구팀은 AI 기술과 슈퍼컴퓨터를 활용해 한국과 미국, 러시아, 유럽연합(EU), 중국, 일본, 인도 등이 공동 개발 중이며 프랑스에 건설되고 있는 국제핵융합실험로(ITER) 등 토카막 장치의 장애를 예측하고 제어하기 위해 실험적으로 검증할 수 있는 방법을 개발하려고 애쓸 것이다. 한편 ITER은 인류 역사상 가장 복잡한 과학 프로젝트다. 이 핵융합 실험로는 핵융합 반응을 위해 태양의 핵보다 10배 더 뜨거운 섭씨 1억5000만 도까지 가열된다. 이 과정은 토카막 용기 안에서 발생한다. 이는 거대한 자석에 둘러싸여 과열된 이온화 플라스마를 내벽에서 멀리 떨어진 곳에서 순환시킨다. 이때 초전도 자석은 성간 공간만큼 차가운데 영하 269도까지 냉각돼야 한다. 사진=ITER 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

구자열 LS그룹 회장은 지난 6월 전북 완주군 봉동읍에 있는 LS엠트론 전주사업장을 방문, 트랙터 생산라인을 둘러보고 연구개발(R&D) 전략, 디지털 대응 현황을 점검하는 등 현장 경영에 힘쓰고 있다. LS그룹은 2015년부터 구 회장이 4차 산업혁명 시대로의 전환을 주문하면서 주요 계열사별로 디지털화에 나서고 있다. LS전선은 사물인터넷(IoT) 시스템, 초전도 케이블로 에너지 산업 변화를 주도하고 있다. 전선업계 최초로 IoT를 활용한 재고관리 시스템 사업을 추진 중이다. 제품, 자재에 통신센서를 부착해 스마트폰으로 위치, 재고 수량을 실시간 파악할 수 있다. 첨단 초전도 케이블 분야에서는 세계 최고 용량, 최장 길이 실증을 끝내고 상용화 준비를 마쳤다. 2015년 세계 최초로 직류(DC) 80kV급 초전도 케이블 실증, 2016년 교류(AC) 154kV급 초전도 케이블 1㎞ 실제 운용 등 세계에서 유일하게 직류(DC)와 교류(AC) 기술력을 모두 확보한 회사로 거듭났다. LS산전은 200억원 이상 투자한 스마트 공장을 앞세워 제조업 혁신을 이루며 맞춤형, 소량 다품종 생산이 가능한 한국형 스마트 공장 대표주자로 거듭나고 있다. 청주 1사업장 G동은 부품 공급부터 조립, 시험, 포장 등 전 라인에 자동화 시스템이 구축됐다. 저압기기 라인 38개 품목 1일 생산량이 기존 7500대 수준에서 2만대로 늘어났고, 불량률도 글로벌 수준인 6PPM(백만분율)으로 급감했다. 이재연 기자 oscal@seoul.co.kr

구자열 LS그룹 회장은 올해 초 신년사에서 2018년을 ‘글로벌 넘버 원이 되기 위한 DNA(유전자)를 갖추는 해’로 선포했다. 이를 위해 해외 사업 역량을 강화하기로 하고, 전 세계적으로 수요가 증가하고 있는 전략 인프라와 스마트에너지, 디지털 전환 분야에서 핵심 기자재 및 기술 공급과 해외 투자 확대에 적극 나설 계획이다. LS의 주요 계열사들은 글로벌 기업들이 선점하고 있는 초전도케이블, 마이크로 그리드, 초고압직류송전(HVDC) 등 에너지 효율 기술 상용화에 박차를 가하고 있다. LS전선은 카타르와 싱가포르에서 초고압케이블 프로젝트를 수주한 것을 비롯해 미국과 폴란드, 베트남, 미얀마 등 해외 진출을 통한 성장을 도모하고 있다. LS산전은 융·복합 스마트 솔루션을 앞세워 소규모 지역에서 전력을 자급자족할 수 있는 차세대 전력망인 마이크로그리드 사업에 역량을 모으고 있다. LS니꼬동제련은 제련 공정에서 발생하는 빅데이터를 분석해 제련 효율을 최적화하는 스마트팩토리 구축에 나섰으며, LS엠트론은 유럽 및 미국 등의 환경규제를 뛰어넘는 친환경 엔진을 장착한 트랙터를 개발했다. E1은 싱가포르, 미국 휴스턴 등 해외 지사들을 거점으로 네트워크와 트레이딩을 확대하는 등 해외 사업 역량을 강화하고 있으며 미국 계열사인 SPSX는 북미 초고속인터넷망 수요 강세에 따른 광통신선 수요 증가로 호실적을 이어 가고 있다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

구자열 LS그룹 회장은 올해 초 신년사에서 2018년을 ‘글로벌 넘버 원이 되기 위한 DNA(유전자)를 갖추는 해’로 선포했다. 이를 위해 해외 사업 역량을 강화하기로 하고, 전 세계적으로 수요가 증가하고 있는 전략 인프라와 스마트에너지, 디지털 전환 분야에서 핵심 기자재 및 기술 공급과 해외 투자 확대에 적극 나설 계획이다. LS의 주요 계열사들은 글로벌 기업들이 선점하고 있는 초전도케이블, 마이크로 그리드, 초고압직류송전(HVDC) 등 에너지 효율 기술 상용화에 박차를 가하고 있다. LS전선은 카타르와 싱가포르에서 초고압케이블 프로젝트를 수주한 것을 비롯해 미국과 폴란드, 베트남, 미얀마 등 해외 진출을 통한 성장을 도모하고 있다. LS산전은 융·복합 스마트 솔루션을 앞세워 소규모 지역에서 전력을 자급자족할 수 있는 차세대 전력망인 마이크로그리드 사업에 역량을 모으고 있다. LS니꼬동제련은 제련 공정에서 발생하는 빅데이터를 분석해 제련 효율을 최적화하는 스마트팩토리 구축에 나섰으며, LS엠트론은 유럽 및 미국 등의 환경규제를 뛰어넘는 친환경 엔진을 장착한 트랙터를 개발했다. E1은 싱가포르, 미국 휴스턴 등 해외 지사들을 거점으로 네트워크와 트레이딩을 확대하는 등 해외 사업 역량을 강화하고 있으며 미국 계열사인 SPSX는 북미 초고속인터넷망 수요 강세에 따른 광통신선 수요 증가로 호실적을 이어 가고 있다. 김소라 기자 sora@seoul.co.kr

●고온초전도 비밀 밝혀줄 입자 발견 김근수 연세대 물리학과 교수팀이 이황화몰리브덴에서 고온초전도 현상의 비밀을 밝혀 줄 것으로 기대되는 ‘홀스타인 폴라론’이라는 입자를 발견했다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 28일자에 실렸다. 이황화몰리브덴은 얇고 유연하며 전기적, 광학적 특성이 우수해 차세대 반도체 소재로 주목받는 2차원 물질이다. 최근 초전도 현상이 보고되기도 했다. 연구팀은 분광학적 방법으로 측정한 결과 홀스타인 폴라론의 흔적을 발견하는 데 성공했다. 홀스타인 폴라론은 물질 속 전자가 주변 원자를 강하게 끌어당겨 원자 배열을 왜곡시키는 합성입자다. 1950년대에 처음 예측돼 고온초전도나 태양전지 효율성 저하 등 여러 가지 물리학 난제를 설명해 줄 수 있는 열쇠로 기대됐지만 지금까지는 발견되지 않았다. ●제2회 한·러 과학기술의 날 개최 과학기술정보통신부(장관 유영민)는 30일부터 6월 1일까지 러시아 모스크바에서 한국과 러시아 과학기술 협력 활성화를 위한 ‘제2회 한·러 과학기술의 날’ 행사를 연다. 지난해 1회 행사에서는 항공우주, 원자력, 뇌과학, 인공지능 분야에서 협력 방안을 모색하고 관련 국내 벤처가 러시아 시장에 진출하는 성과를 거뒀다. 올해는 인공지능과 양국의 전략적 협력분야인 항공우주분야 전문가들이 연구성과를 공유한다. 스콜코보과학기술대, 모스크바항공대에서 한국 전문가 공개 강연도 연다. 국내 12개 스타트업들이 러시아 최대 스타트업 행사인 ‘스타트업 빌리지 2018’에 한국관을 조성, 현지 진출 발판을 마련한다.

구자열 LS그룹 회장은 올해를 고부가가치인 전력 인프라스마트 에너지 분야의 글로벌 영토를 확장하는 원년으로 선언했다. 해외 투자를 키워 성장 동력으로 삼겠다는 것이다. LS전선은 지난해 계열사이자 미국 1위 전선업체 슈피리어에식스(SPSX)로부터 전력 케이블 사업을 인수하고 폴란드, 베트남, 미얀마에 생산 기지를 확충신설했다. LS산전 역시 대용량 에너지저장장치(ESS)와 연계한 태양광발전소를 주력 사업 모델로 삼아 일본, 미국 진출을 확대하고 있다. LS-Nikko동제련은 제련 공정 빅데이터를 분석해 스마트 팩토리 구축에 나섰다.계열사들은 글로벌 기업이 선점한 초전도 케이블, 마이크로 그리드(자급자족 전력체계) 등 친환경 고효율 에너지 분야 투자에도 박차를 가하고 있다. LS전선은 지난해 상반기 약 280억원을 투자해 미국 노스캐롤라이나주 타보로에 생산 법인을 설립했다. 현지 노후 전력 케이블 교체, SOC 사업에 적극적으로 뛰어들기 위한 수순이다. LS산전은 지난해 10월 한전과 함께 일본 홋카이도에 28㎿급 ‘지토세 태양광발전소’를 준공했다. LS 관계자는 “에너지 효율 분야는 물론 친환경 첨단산업에서도 세계적 기업으로 도약할 것”이라고 말했다. 이재연 기자 oscal@seoul.co.kr

최근 국내에서도 판매를 시작한 테슬라의 전기자동차 모델S는 가격이 1억원이 넘는다. 고가에도 불구하고 날개 돋친 듯 팔려 나가고 있다. 이에 기존 내연기관 자동차를 개발하던 기업들도 경쟁력 있는 전기차를 속속 출시하고 있다. 사실 전기차는 최근에 등장한 것 같지만 역사는 상당히 오래됐다. 자동차 역사의 초창기엔 시장 주도권을 두고 이미 내연기관과 격돌했으며, 1990년대 말에는 제너럴모터스(GM)가 전기차 EV1를 선보이기도 했다. 그러나 전기차가 내연기관 자동차와 경쟁에서 진 이유는 바로 배터리 때문이었다. 기존 배터리는 납 때문에 환경에 악영향을 끼칠 뿐만 아니라 전기를 많이 저장하지 못하면서도 몹시 무겁다는 치명적인 단점이 있었다. 다행히 리튬이온 배터리 기술의 발전으로 배터리의 부피는 작아지고 저장 용량은 한층 커졌다. 그 덕분에 전기차가 도로로 다시 돌아오게 됐다. 하지만 배터리의 가격은 여전히 비싼 편이라 정부나 지방자치단체로부터 보조금을 받지 않으면 전기차가 가격 경쟁력을 갖기는 쉽지 않다. 이를 잘 아는 테슬라는 배터리의 효율 및 수명을 개선하는 등 경제성 확보를 위해 캐나다 댈하우지대학의 제프 단 교수와 손잡고 배터리 연구에 나섰다. 단 교수는 배터리 분야에서 세계적인 권위자로 배터리를 충·방전할 때 분자 단위에서 어떤 변화가 일어나는지를 관찰하고, 배터리에 들어가는 물질을 개량함으로써 상당한 성과를 거두었다. 단 교수가 연구에 사용하는 도구는 ‘중성자’다. 중성자는 물질 내부를 손쉽게 투과하면서 구성 물질의 정보를 갖고 나온다. 이 정보를 이용하면 배터리를 이루고 있는 물질의 원자 배열이나 리튬이온의 이동 경로를 눈으로 보듯 알 수 있다. 중성자는 보통 핵분열 반응이 왕성한 대형 연구용 원자로나 인위적으로 핵반응을 일으킬 수 있는 커다란 가속기를 통해 만들어진다. 연구자들은 여기에 ‘중성자 산란장치’라는 과학 장비를 설치, 운영함으로써 다양한 물질의 내부 구조를 자세히 연구한다. 최근에는 배터리뿐만 아니라 금속, 초전도체, 태양전지 등 각종 재료 연구에도 중성자를 유용하게 활용한다. 또 태양광, 풍력 등 날씨의 영향을 많이 받는 신재생에너지 분야에서도 배터리의 효율을 높이는 데 중성자를 사용한다. 테슬라 같은 기업 외에도 전 세계는 국가 차원의 배터리 연구를 진행하고 있다. 일본의 라이징 배터리 프로젝트, 미국의 배터리500 프로젝트, 독일의 엑설런트 배터리 프로그램 등이 그것이다. 이를 통한 성과가 국가의 에너지정책에 미치는 영향은 상당히 커질 것이다. 국내에서도 배터리 연구가 활발하게 이뤄지고 있는 만큼 중성자의 활약도 더욱 기대해 본다.

현대 사회에서 없어서는 안 될 것들을 꼽으라면 많은 사람들이 ‘컴퓨터’를 꼽는다. 1946년 2월 1만 8000여개의 진공관으로 만들어진 ‘애니악’을 시작으로 컴퓨터 기술은 눈부시게 발전해 ‘손안의 컴퓨터’라고 불리는 스마트폰으로까지 진화했다. 1950년대 이후 트랜지스터가 발명되고 반도체 집적회로 기술이 발전하면서 컴퓨터도 점점 소형화, 고성능화되고 있지만 현재 기술로는 소자를 원자 하나 이하로 구현하기는 불가능해 컴퓨터 성능도 한계에 이르렀다는 평가가 지배적이다. 그래서 나온 것이 양자컴퓨터(Quantum Computer) 개념이다.현재 컴퓨터는 0과 1이라는 2진법을 1비트로 정보를 저장하고 처리한다. 그렇지만 양자컴퓨터는 양자역학의 불확정성 원리에 따라 서로 다른 특징을 갖는 상태가 중첩되는, 즉 0과 1을 동시에 표시할 수 있는 ‘큐비트’로 정보를 처리한다. 서로 다른 정보를 동시에 표시할 수 있기 때문에 처리 속도는 물론 컴퓨터가 처리할 수 있는 정보량도 현재 사용하고 있는 컴퓨터와는 비교할 수 없을 정도가 된다. 실제로 양자컴퓨터가 상용화될 경우 세계 최고 수준의 슈퍼컴퓨터로도 수천년이 걸릴 문제를 몇 분 만에 풀 수 있기 때문에 ‘꿈의 컴퓨터’로 불린다. 미국 구글이나 IBM 같은 기업과 연구소, 대학들이 개발에 박차를 가하고 있지만 상용화에는 이르지 못하고 있다. 또 양자의 불확정성이라는 특징을 이용한 양자통신은 복제나 도·감청을 원천 차단하는 기술로 주목받고 있다. 양자 상태에 정보를 기록해 송신자와 수신자가 정보를 주고받기 때문에 중간에 해커가 도청을 하는 순간 양자 상태 자체가 변한다. 이렇게 되면 수신자는 데이터에 대한 해킹 시도를 쉽게 파악할 수 있고 해킹 시도된 정보를 폐기해 버리면 되기 때문에 도청이 원칙적으로 불가능해진다. 이 같은 양자컴퓨터와 양자통신의 장점들 때문에 각국 정부는 관련 기술 개발에 관심을 갖고 다양한 정책들을 내놓고 있다. 양자 관련 기술개발에 가장 발 빠르게 움직이고 있는 곳은 중국이다. 2000년대 초 중국은 중장기 과학기술개발계획에 양자정보연구 계획을 포함시켜 국립자연과학연구소, 국방과학기술대, USTC 등에서 관련 연구를 진행 중이다. 그 덕분에 지난해 8월 중국 과학기술대(USTC) 연구팀은 세계 최초로 양자통신 인공위성인 ‘양자’호를 발사하고 지난달에는 칭하이 덩리하 기지와 1200㎞ 떨어진 윈난 기지 간 양자통신에도 성공했다. 미국 역시 2009년에 국가양자정보과학비전을 발표하고 지난해 7월에는 양자정보과학 발전계획을 발표해 산학연 연계 방식으로 양자정보통신 기술 개발에 나서고 있다. 유럽연합도 지난해 5월 양자정보통신 성명서를 발표하고 양자통신, 양자네트워크, 양자인터넷 등 단계별 중장기 연구개발 목표를 설정해 놓고 있다. 우리나라 역시 2014년 말 당시 미래창조과학부(현 과학기술정보통신부) 주관으로 양자정보통신 중장기 추진전략을 수립했지만 다른 나라에 비해 한발 늦은 후발주자 신세다. 앞서가는 선진국들을 따라잡기 위한 대책 마련을 위해 지난 18일 한국과학기술한림원이 ‘양자통신, 양자컴퓨터의 부상’이라는 주제로 원탁토론회를 열었다. 이 자리에서는 지난 2월 북한 김일성종합대 물리학과 김남철 교수팀이 광자를 이용한 양자정보처리 기술에 대한 논문을 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’와 물리학 분야 국제학술지 ‘플라즈모닉스’에 발표했다는 사실이 공개되기도 했다. 이들 연구는 북한 정부 차원의 국가 주요 연구과제로 진행되고 있는 것으로 밝혀졌다. 문성욱 한국과학기술연구원(KIST) 양자정보연구단장은 “양자컴퓨팅 연구는 광자, 이온, 초전도체, 반도체 등 다양한 방식으로 연구되고 있지만 상용화에 성공하는 기술은 어떤 것이 될지 아무도 예측할 수 없다”면서 “양자컴퓨팅이나 양자통신 기술이 상용화되면 엄청난 기술 도약의 계기가 될 것이기 때문에 다양한 형태의 기초연구를 동시에 지원하는 정책이 필요하다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

# 고양이 한 마리가 철로 만들어진 상자 안에 갇혀 있다. 상자 안에는 고양이와 함께 방사성물질이 들어 있는 가이거 계수기, 계수기와 연결된 망치, 독가스가 들어 있는 유리병이 있다. 방사성물질의 원소 한 개가 한 시간 안에 붕괴할 확률은 50%다. 방사성 원소가 한 개라도 붕괴할 경우 망치는 떨어져 유리병을 깨뜨리게 되고 독가스가 방출되면서 고양이는 죽는다. 그렇다면 이제 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 죽어 있을까, 살아 있을까. 정답은 ‘상자를 열어 확인하기 전까지 고양이는 죽어 있는 상태와 살아 있는 상태가 섞여 있다’이다. 일반적인 사고로는 도저히 이해가 되지 않는 이 사고실험은 여전히 대학의 물리학과, 화학과 학생들을 ‘멘붕’에 빠뜨리고 있는 양자역학의 ‘슈뢰딩거 고양이’의 역설이다. 세계적인 물리학자인 스티븐 호킹마저도 ‘누군가 슈뢰딩거의 고양이 이야기를 한다면 난 조용히 총을 꺼낼 것’이라고 할 정도다.●안다는 것은 무엇?… 인식론 철학 선구 양자역학의 확률론적 해석에 대해 가장 잘 표현한 이 사고실험을 만들어 낸 사람이 바로 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(1887~1961)다. 오는 12일은 슈뢰딩거가 태어난 지 130년이 되는 날로 과학계에서는 그의 업적을 되돌아보는 활동이 활발하다. 20세기 물리학 업적의 양대 산맥은 상대성이론과 양자역학이다. 이 중 상대성이론은 아인슈타인이라는 천재 한 명이 만들어 낸 것이지만 양자역학은 여러 과학자의 다양한 업적이 모여 만들어진 것이다. 원자와 관련된 거의 모든 것을 설명할 수 있는 탁월한 이론인 양자역학은 이론체계로 만들어지는 과정에서 ‘우리가 안다는 것은 무엇인가’라는 문제를 제기해 인식론이라는 철학적 발전을 이끌어 내기도 했다. 슈뢰딩거는 1926년 양자역학에서 가장 중요한 수학식인 ‘슈뢰딩거 방정식’(파동방정식)을 발표함으로써 양자역학의 체계를 완성했다는 평가를 받고 있다. 1933년 노벨상 위원회는 슈뢰딩거가 만든 파동방정식이 양자역학의 핵심적인 업적이라는 사실을 인정해 그를 노벨물리학상 수상자로 선정했다. 실제로 슈뢰딩거 방정식은 원자, 핵, 고체물리 분야에서 널리 사용되고 있다. 원자현미경의 작동 원리인 ‘터널링 현상’을 풀 때는 물론 원자력 발전이나 핵폭탄처럼 원자핵 붕괴로 에너지를 얻는 모든 분야에서는 슈뢰딩거 방정식을 빼고는 생각할 수 없다는 것이다. 이 때문에 “고전역학(뉴턴역학)에 운동방정식이 있다면 양자역학에는 슈뢰딩거 방정식이 있다”는 평가를 받고 있다. 물리학뿐만 아니라 생물학 분야에도 관심이 많았던 슈뢰딩거는 제2차 세계대전 중 독일 나치를 피해 아일랜드 더블린에서 거주하는 동안 ‘생명이란 무엇인가?’라는 책을 냈다. 생명체의 유전정보를 가지고 있는 복잡한 분자에 대한 그의 생각을 풀어낸 것으로 유전자(DNA) 발견과 분자생물학의 탄생에 기여했다고 알려져 있다. 실제로 DNA 분자구조를 밝혀내 노벨생리의학상을 받은 제임스 왓슨과 프란시스 크릭이 이 책 때문에 DNA 연구를 시작했다고 회고록에 밝히기도 했다.●스마트폰 등 우리 생활과 밀접한 관계 슈뢰딩거가 완성한 양자역학은 우리 삶과 어떤 관계가 있을까. 남순건 경희대 물리학과 교수는 “반도체가 없는 세상을 생각해 보면 양자역학이 실제로 우리 생활과 얼마나 밀접한 관계를 갖고 있는가를 알 수 있다”며 “양자역학이 없었다면 반도체, 컴퓨터는 물론 스마트폰이 존재할 수 없고 레이저, 엘리베이터 출입문 개폐장치, 최근 활발히 연구되는 양자컴퓨터는 그저 SF소설에서나 보게 됐을 것”이라고 설명했다. 양자역학은 20세기 초반 과학기술의 혁명으로 시작돼 물리학의 핵심 기둥이 됐지만 지금도 계속 진화하고 있다. 양자역학을 통해 반도체나 초전도체의 기본 메커니즘이 밝혀졌고 나노기술, 양자계산 등 새로운 방향으로 발전해 나가고 있다. 이론적으로도 양자역학과 특수 상대성이론을 결합한 양자장론(quantum field theory, QFT)은 물론 양자전기역학 등 새로운 이론이 계속 만들어지고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

#고양이 한 마리가 철로 만들어진 상자 안에 갇혀 있다. 상자 안에는 고양이와 함께 방사성물질이 들어 있는 가이거 계수기, 계수기와 연결된 망치, 독가스가 들어 있는 유리병이 있다. 방사성물질의 원소 한 개가 한 시간 안에 붕괴할 확률은 50%다. 방사성 원소가 한 개라도 붕괴할 경우 망치는 떨어져 유리병을 깨뜨리게 되고 독가스가 방출되면서 고양이는 죽는다. 그렇다면 이제 한 시간 뒤 상자 속 고양이는 죽어 있을까, 살아 있을까. 정답은 ‘상자를 열어 확인하기 전까지 고양이는 죽어 있는 상태와 살아 있는 상태가 섞여 있다’이다. 일반적인 사고로는 도저히 이해가 되지 않는 이 사고실험은 여전히 대학의 물리학과, 화학과 학생들을 ‘멘붕’에 빠뜨리고 있는 양자역학의 ‘슈뢰딩거 고양이’의 역설이다. 세계적인 물리학자인 스티븐 호킹마저도 ‘누군가 슈뢰딩거의 고양이 이야기를 한다면 난 조용히 총을 꺼낼 것’이라고 할 정도다.양자역학의 확률론적 해석에 대해 가장 잘 표현한 이 사고실험을 만들어 낸 사람이 바로 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거(1887~1961)다. 오는 12일은 슈뢰딩거가 태어난 지 130년이 되는 날로 과학계에서는 그의 업적을 되돌아보는 활동이 활발하다. 20세기 물리학 업적의 양대 산맥은 상대성이론과 양자역학이다. 이 중 상대성이론은 아인슈타인이라는 천재 한 명이 만들어 낸 것이지만 양자역학은 여러 과학자의 다양한 업적이 모여 만들어진 것이다. 원자와 관련된 거의 모든 것을 설명할 수 있는 탁월한 이론인 양자역학은 이론체계로 만들어지는 과정에서 ‘우리가 안다는 것은 무엇인가‘라는 문제를 제기해 인식론이라는 철학적 발전을 이끌어 내기도 했다. 슈뢰딩거는 1926년 양자역학에서 가장 중요한 수학식인 ‘슈뢰딩거 방정식’(파동방정식)을 발표함으로써 양자역학의 체계를 완성했다는 평가를 받고 있다. 1933년 노벨상 위원회는 슈뢰딩거가 만든 파동방정식이 양자역학의 핵심적인 업적이라는 사실을 인정해 그를 노벨물리학상 수상자로 선정했다.실제로 슈뢰딩거 방정식은 원자, 핵, 고체물리 분야에서 널리 사용되고 있다. 원자현미경의 작동 원리인 ‘터널링 현상’을 풀 때는 물론 원자력 발전이나 핵폭탄처럼 원자핵 붕괴로 에너지를 얻는 모든 분야에서는 슈뢰딩거 방정식을 빼고는 생각할 수 없다는 것이다. 이 때문에 “고전역학(뉴턴역학)에 운동방정식이 있다면 양자역학에는 슈뢰딩거 방정식이 있다”는 평가를 받고 있다. 물리학뿐만 아니라 생물학 분야에도 관심이 많았던 슈뢰딩거는 제2차 세계대전 중 독일 나치를 피해 아일랜드 더블린에서 거주하는 동안 ‘생명이란 무엇인가?’라는 책을 냈다. 생명체의 유전정보를 가지고 있는 복잡한 분자에 대한 그의 생각을 풀어낸 것으로 유전자(DNA) 발견과 분자생물학의 탄생에 기여했다고 알려져 있다. 실제로 DNA 분자구조를 밝혀내 노벨생리의학상을 받은 제임스 왓슨과 프란시스 크릭이 이 책 때문에 DNA 연구를 시작했다고 회고록에 밝히기도 했다. 슈뢰딩거가 완성한 양자역학은 우리 삶과 어떤 관계가 있을까. 남순건 경희대 물리학과 교수는 “반도체가 없는 세상을 생각해 보면 양자역학이 실제로 우리 생활과 얼마나 밀접한 관계를 갖고 있는가를 알 수 있다”며 “양자역학이 없었다면 반도체, 컴퓨터는 물론 스마트폰이 존재할 수 없고 레이저, 엘리베이터 출입문 개폐장치, 최근 활발히 연구되는 양자컴퓨터는 그저 SF소설에서나 보게 됐을 것”이라고 설명했다. 양자역학은 20세기 초반 과학기술의 혁명으로 시작돼 물리학의 핵심 기둥이 됐지만 지금도 계속 진화하고 있다. 양자역학을 통해 반도체나 초전도체의 기본 메커니즘이 밝혀졌고 나노기술, 양자계산 등 새로운 방향으로 발전해 나가고 있다. 이론적으로도 양자역학과 특수 상대성이론을 결합한 양자장론(quantum field theory, QFT)은 물론 양자전기역학 등 새로운 이론이 계속 만들어지고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

●IBS 중이온사업단, 사업설명회 개최 기초과학연구원(IBS·원장 김두철) 중이온가속기 건설구축사업단은 6일 대전 유성구 호텔ICC에서 ‘제3회 중이온가속기 구축사업 설명회’를 개최한다. 이번 설명회는 대전에 설치될 예정인 라온 중이온가속기 구축 사업에 참여하고자 하는 국내 기업들을 대상으로 사업 현황을 설명하고 올해 하반기 진행될 초전도가속장치 부품 구매 발주와 관련한 정보를 교환하기 위해 마련됐다. 참가비는 무료이며 중이온가속기 구축 사업에 관심 있는 기업 관계자는 누구나 참여 가능하다. 참가 신청과 문의는 사업단(042-878-8901·8749). ●천문硏, 지구방사선대 비밀 규명 한국천문연구원(원장 한인우) 우주과학본부 태양우주환경그룹 황정아 박사가 이끄는 국제연구팀이 지구 주변을 도넛 모양으로 둘러싸고 있는 ‘반앨런 방사선대(帶)’의 생성 및 유지와 관련한 원리를 밝혀냈다고 4일 밝혔다. 이번 연구는 우주 분야 국제학술지인 ‘피직스 오브 플라스마’ 최신호에 실렸으며 미국 물리학회 홈페이지에 ‘주목할 만한 과학 논문’으로 소개됐다. 연구팀은 태양 활동이 활발할 때 발생하는 플라스마 파동과 입자의 상호 작용에 의해 반앨런대가 유지되고 있다는 사실을 확인했다. ●고등과학원, 일반인을 위한 과학카페 고등과학원(원장 이용희)은 5일 오후 7시 서울 홍릉 고등과학원에서 성균관대 물리학과 김범준 교수를 초청해 일반인을 위한 대중 강연 ‘과학카페’를 개최한다. 이번 강연은 ‘물리학으로 보는 인간’이라는 주제로 통계물리학적 관점으로 바라본 인간과 사회에 대해 다룬다. 자세한 문의는 과학원 학부지원3팀(02-958-3885).

11일 경남 창원시 태경중공업에서 열린 ‘국제 핵융합실험로’(ITER) 설비 출하식에서 참석자들이 설비를 둘러보고 있다. 이 설비는 국제 핵융합실험로의 핵심 부품인 진공용기와 초전도 코일 등을 부분 조립하는 장비로 높이가 23m, 무게는 900t에 달한다. 창원 연합뉴스