일본이 국제적 비난에도 불구하고 후쿠시마 제1원전에 보관하고 있는 방사능 오염수를 해양에 방류하겠다고 결정했다. 후쿠시마 오염수 방류가 문제가 되는 이유는 무엇이고, 가장 우려되고 있는 삼중수소의 정체, 수산물에 미치는 영향 등 궁금증을 풀어봤다. Q. 후쿠시마 오염수에는 어떤 방사능 물질이 있을까? A. 2011년 3월 동일본 대지진의 여파로 후쿠시마 제1원전에서 폭발사고가 발생해 핵연료를 식히기 위해 뿌렸던 물이 쌓인 것이 방사능 오염수이다. 여기에 빗물과 지하수가 더해지면서 하루 140t씩 늘어나고 있다. 2014년 미국에서 다핵종제거설비(ALPS)를 도입해 방사성 물질들을 걸러내 저장 탱크에 오염수를 저장하고 있다고 일본 정부는 밝히고 있지만 2018년 조사결과 오염수 속에는 ALPS가 걸러낼 수 있는 것으로 알려진 62종의 방사성 물질들도 기준치 이상으로 남아있는 것으로 확인됐다. 이 때문에 ALPS로 모든 방사성 핵종을 제거하고 삼중수소는 희석시켜 배출하겠다는 일본 정부의 발표에 신뢰를 하지 못하는 것이다. 현재 탱크에 저장된 오염수 속 방사성 물질 중에는 혈액암, 골수암을 유발시키는 스트론튬(Sr)-90, 갑상선암을 일으키는 요오드(I)-129, 전신마비, 불임, 각종 암을 유발시키는 것으로 알려진 세슘(Cs)-137 등이 포함돼 있다. 또 체내 축적시 유전적 돌연변이를 만들 수 있는 고농도의 탄소(C)-14도 포함돼 있는데 반감기가 5730년에 이른다. 긴 반감기 때문에 탄소-14는 고고학이나 고생물학에서 방사성 탄소연대 측정법에 쓰이는데 대략 6만년 전까지 연대를 정확하게 측정할 수 있는 것으로 알려져 있다. Q. 방사능 오염수가 한반도에 도달하는 시기 정확히 언제일까? A. 후쿠시마 방사능 오염수가 바다와 한반도에 미치는 영향을 정확히 파악하기 위해서는 방출량과 방출시점, 방출농도, 오염수 내 핵종 등 핵심정보들이 필요하다. 그렇지만 일본 정부에서는 이 같은 정보를 아직 정확하게 제공하고 있지 않기 때문에 한국 뿐만 아니라 다른 나라 과학자들도 정확한 예측을 내놓지 못하고 있다. 지금까지 나온 예측결과들도 모두 실제 데이터가 아닌 이론적 가설을 바탕으로 하기 때문에 정확하지 않다. 해류의 움직임은 계절별, 월별로도 다르기 때문에 방류시점이나 1회 방류시 내보내는 오염수 양에 따라 한반도에 영향을 미치는 정도와 시점이 크게 차이가 나게 된다. 이 때문에 정확한 정보 없이 시뮬레이션을 할 경우 혼란만 가중시킬 수 있다는 것이 전문가들의 의견이다.Q. 삼중수소란 무엇인가? A. 삼중수소는 우리가 흔히 알고 있는 수소의 방사성 동위원소이다. 수소는 양성자 하나에 전자 하나가 주위를 돌고 있는데 원자력발전 감속재로 쓰는 중수소는 양성자에 중성자 1개가 붙어 있는 형태이며 삼중수소는 양성자에 중성자가 2개 붙어있는 형태이다. 수소보다 3배 무겁고 수소 동위원소 중 방사성을 띄고 있다. 삼중수소는 헬륨 동위원소로 바뀌면서 에너지를 발생시키는데 강도가 크지 않아 종이나 물은 물론 사람의 피부를 통과할 수 없다. 이 때문에 외부피폭이 어려워 다른 방사능 물질에 비해 비교적 안전한 것으로 평가받고 있다. 삼중수소는 중수로형 원전에서 만들어지는데 다른 방사성폐기물과 달리 자발광체, 보안검색대 등 여러 산업분야에서 유용하게 활용할 수 있어 삼중수소를 따로 보관하는 경우도 있다. 또 미래 에너지로 알려진 핵융합발전에도 삼중수소가 연료로 쓰인다. Q. 삼중수소가 인체에 유해다고 이야기되는 이유는? A. 삼중수소는 자연적으로도 생성되고 우리가 마시는 물 속에도 미량으로 존재한다. 물 분자는 수소 2개, 산소 1개로 구성돼 있는데 수소 2개 중 1개가 삼중수소로 바뀐 HOT로 존재하는 것이다. 화학적 특성도 거의 비슷하기 때문에 방사성 오염수에서 제거하기 어렵다. 물 속에 녹은 삼중수소가 몸 속에 들어오면 10일 이내에 배출된다. 문제는 삼중수소 중 일부가 체내 유기화합물과 결합할 경우 몸 속에 더 오래 머물게 되고 신체 특정 부위에 축적될 가능성도 있다. 이렇게 남아있는 삼중수소가 유전자 변형, 세포 사멸, 생식기능 저하 같은 방식으로 인체에 손상을 입히는 것이다. 삼중수소가 다른 방사능 물질보다 상대적으로 안전하다는 것이지 절대적으로 안전하다고 할 수 없다는 말이다.Q. 수산물은 안전할까? A. 삼중수소는 사람에서처럼 수산물에서도 마찬가지 메커니즘으로 축적될 수 있다. 이렇게 삼중수소가 농축된 수산물을 사람이 섭취할 경우는 인체에 농축될 가능성이 있다. 일본 정부와 전문가들은 오염수 내 방사성 물질을 완전히 제거하고 걸러내기 힘든 삼중수소는 희석시킨 뒤 배출하기 때문에 다시 바닷물에 희석돼 수산물을 통해 인체에 미치는 영향은 적다고 보고 있다. 문제는 현재도 방사능 오염수에 대한 정확한 정보를 제공하지 않는 일본 정부를 100% 신뢰할 수 있냐는 문제이다. 이 때문에 전문가들도 이론적으로는 수산물 안전성에 문제가 없다고 하지만 실제 영향은 구체적인 일본정부의 방출 계획을 봐야 알 수 있다고 유보적인 입장을 보이는 것이다. 일본 내에서도 후쿠시마 어민들이 오염수 방류가 “궤멸적 피해를 가져올 것”이라고 반대하는 이유이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

플라즈마는 전기적으로 중성을 띄는 기체분자가 외부 에너지로 인해 이온과 전자로 분리된 상태를 말한다. 반도체와 디스플레이 제조 공정에도 핵심 역할을 하고 형광등 내부나 네온사인, 공기청정기에도 활용되고 있다. 국내 연구진이 ‘제4의 물질상태’라고 플라즈마가 액체와 기체 사이 경계면에서 안정성을 증가시킨다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 카이스트 원자력및양자공학과, 한국핵융합에너지연구원 공동연구팀은 기체를 이온화시킨 플라즈마가 기체-액체 사이 경계면의 유체역학적 안정성을 증가시키는 것을 발견하고 이를 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 과학저널 ‘네이처’ 1일자에 실렸다. 와인이 담긴 잔을 가볍게 흔든 다음 그대로 두면 와인이 잔의 벽을 타고 눈물처럼 아래로 흘러내리는 일명 ‘와인의 눈물’ 현상이나 갯벌 바닥의 물결무늬, 샤워기 물줄기 등 유체 경계면에는 유체역학적 불안정성이 흔히 나타나는 것을 알 수 있다. 제트 형태의 기체를 액체 표면에 분사시키는 방식은 다양한 과학과 산업분야에서 활발히 쓰이고 있다. 그렇지만 이 때 액체 표면에서 유체역학적 불안정성이 증가하는 현상과 이를 안정화하는 방법에 대해서는 여전히 해결되지 않은 문제들이 많다. 이에 연구팀은 헬륨 기체 제트를 고전압으로 이온화시켜 만든 플라즈마를 물 표면에 분사시키면 일반적인 기체와 액체 사이 경계면에서보다 훨씬 안정적으로 유지된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 사용한 플라즈마 제트는 플라즈마 총알로 불리는 고속의 이온화 파동과 전기바람이 발생시키는데 이것들이 물 표면의 불안정성을 줄인다는 것이다. 연구팀은 물 표면을 따라 초당 수 십㎞의 속력으로 이동하는 플라즈마 총알이 물 표면과 나란한 방향으로 일으키는 강한 전기장을 만들어 물 표면을 안정적으로 유지한다는 것을 실험적으로 확인하고 플라즈마-물 이론을 만들었다. 최원호 카이스트 원자력및양자공학과 교수는 “이번 연구는 플라즈마라는 독특한 물질 상태에 대한 이해를 높이고 산업적으로 활용이 가능한 플라즈마 유체제어 분야를 확대시켜 플라즈마 의료, 생명, 농업, 식품, 화학 등 다양한 분야 기술발전을 이끌어 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19 위기가 유럽연합, 미국, 한국의 그린뉴딜을 촉발시켰고, 기후 위기는 탄소중립에 대한 국제 합의를 이끌어냈다. 2020년을 시점으로 이제 소수 전문가나 환경단체의 주장이 아니라 바이든, 시진핑, 문재인, 메르켈 등 세계 지도자의 주류 담론이 되었다. 우리나라도 올해 안에 세부 실천계획인 탄소중립 로드맵을 마련하느라 분주하다. 그 과정에서 여러 이견과 오해도 나오고 있는데, 이를 점검해본다. 첫째, 탄소중립을 의미하는 ‘온실가스 넷제로’에 대한 오해다. 2050년이 되면 발전·산업·수송·건물 부문에서 탄소배출이 완전히 제로가 되어야 하는데 이는 불가능하지 않냐는 지적이다. 이산화탄소와 메탄 등 온실가스는 배출도 되지만 숲이나 바다를 통해 흡수도 된다. 연간 배출량과 흡수량이 같아지면 순 배출량은 제로가 되고, 이게 넷제로다. 각 부문의 탄소배출을 대폭 줄이긴 해야 하지만, 국내외에서 탄소흡수를 늘리면 넷제로가 되는 것이다. 둘째, 인공부분이 자연부분 배출 온실가스보다 매우 적어 영향도 적다는 오해다. 국제탄소기구(GCP)에 의하면, 지난 10년간 연평균 온실가스 배출은 해양에서 3300억톤, 육상에서 4400억톤이지만 각각 그대로 흡수돼서 자연부분은 넷제로 상태다. 반면, 매년 화석연료에서 340억톤, 농지에서 60억톤이 배출되어 육지가 130억톤, 해양이 90억톤을 흡수했다. 나머지 180억톤은 매년 대기에 누적된다. 그 결과, 지난 60년간 대기 이산화탄소 농도가 315ppm에서 415ppm으로 32%나 늘었다. 연간 배출량만 보면 자연이 7700억톤으로, 인공부분 400억톤은 전체의 5%에 불과하지만 기후위기를 초래한 주범인 것이다. 셋째, 탄소중립은 환경문제라는 오해다. 기후변화라는 환경 이슈로 출발한 것은 맞지만 탄소중립은 경제·산업, 사회·복지, 정치·지역, 외교·안보 이슈다. 바이든이 취임하자마자 국제기후협약에 가입하고 송유관·가스관을 폐쇄하며 전시동원체제에 준하는 대응을 한 것이 좋은 예다. 매년 5000조원의 에너지·자동차산업을 놓고 각축전이 시작됐다. 국내서도 지역균형뉴딜에 지방 정부들이 탄소중립 관련 사업을 대거 포함하고 있다. 탄소중립은 G7, P4G 정상회의 주요 의제다. 재생에너지 100%로 가동되는 RE100 기업도 280개에 달한다. 넷째, 탄소중립은 국내용이라는 오해다. 물론 2050년에 국내 탄소중립을 달성하는 것이 목표다. 하지만, 탄소중립은 세계가 공통으로 추진하는 정책이다. 관련 산업과 경제규범이 같이 바뀐다. 예컨대, 탄소 국경세와 내연기관 규제가 본격화되면 화석연료 기반의 철강·석유화학·정유·자동차·조선·발전산업은 좌초 산업이 된다. 수많은 무역·기술 장벽이 예고돼있다. 세계 탄소중립이 빠르게 진행될 경우 일자리·창업·사업 기회 상실도 우려된다. 국내 탄소중립 경험을 바탕으로 기업들이 세계 탄소중립 시장에 진출해야 하는 이유다. 다섯째, 부지 부족으로 탄소중립이 불가능하다는 오해다. 예컨대, 현재의 우리나라 모든 전력을 태양광으로 생산한다면 400GW가 필요하다. 100GW는 별도의 토지를 사용하지 않고 기존의 도시 건물과 시설물을 활용해 설치할 수 있다. 300GW는 전용부지가 필요한데, 국토의 63.4%인 임야를 제외하고도 전답 18.7%, 도로 3.3%, 하천 2.8%, 기타 8.6%가 있다. 이 중 2~3%P를 환경을 고려해 활용하면 된다. 마지막으로, 모든 청정기술이 탄소중립에 기여할 것이라는 오해다. 소형모듈원자로(SMR), 핵융합 등이 탈탄소 기술로 제안되고 있지만 시장의 평가를 받아야 한다. 최근 10년간 원전의 경제성은 악화됐지만 태양광·풍력발전은 각각 7배, 2배 개선되며 앞지르기 시작했다. 원전은 소형화되고 분산될수록 경제성과 핵 비확산성은 불리하다. 핵융합로는 2050년 상용화와 거리가 멀다. 탄소중립은 산업재편의 좋은 기회지만 대비하지 못하면 재앙이다. 함께 극복하자.

“이번 세기 중반까지 기후변화는 코로나19만큼 치명적일 겁니다. 2100년이 되면 5배나 더 큰 사망률을 기록하게 될 거예요.” 마이크로소프트 공동 창업자이자 빌앤드멀린다게이츠재단 공동 이사장 빌 게이츠가 경고하는 우리의 암울한 미래상이다. 그는 16일(한국시간) 전 세계 동시 출간하는 ‘빌 게이츠, 기후재앙을 피하는 법’(위·김영사)에서 기후변화가 경제에 끼치는 영향이 코로나19 팬데믹이 10년마다 발생하는 것만큼 심각할 것이라고 거듭 밝혔다. 게이츠는 2009년 재단을 설립하며 “깨끗하고 값싼 에너지를 찾아야 한다”고 목표를 제시했다. 에너지는 불평등과 환경 문제를 동시에 해결할 수 있다는 점에서 재단이 심혈을 기울이는 분야다. 이번 책은 ‘미래로 가는 길’(1995)과 ‘생각의 속도’(1999)에 이은 세 번째 책으로, 재단의 지난 연구를 담았다. 그는 우리가 매년 510억t의 온실가스를 배출한다는 연구 결과를 설명했다. 510억t은 이산화탄소 환산 톤(CO₂e·온실가스를 이산화탄소 배출량으로 환산한 값) 방식에 따른 것이다. 그러면서 이를 코로나19의 위협과 비교했다. 코로나19가 지속되면 매년 10만명당 14명이 사망하는데, 지금처럼 탄소배출량이 계속 늘어나면 21세기 중반쯤 코로나19와 사망률이 같아지고 21세기 말에는 10만명당 75명의 사망률을 기록할 것이라고 내다봤다. 지구 온도 변화도 우려한다. 산업혁명 시기 이전보다 지구의 온도가 최소 1℃ 상승했는데, 지금대로 간다면 21세기 중반엔 1.5~3℃, 21세기 말에는 4~8℃ 상승할 것으로 내다봤다.기후변화가 불러올 최악의 상황을 피하려면 결국 온실가스 배출 제로(0)를 달성해야 한다는 게 그의 주장이다. 그는 온실가스를 배출하는 분야를 5개로 나눠 ‘그린 프리미엄’(이산화탄소를 배출하지 않는 방식으로 활동했을 때 추가로 드는 비용)을 낮출 수 있는 혁신이 가능한지 살핀다. 5개 분야는 제조(31%), 전력생산(27%), 동식물 사육·재배(19%), 교통·운송(16%), 냉난방(7%)이다. 저자는 탄소를 발생시키지 않고 전기를 만드는 방법으로 핵분열과 핵융합, 해상풍력, 지열을 거론한다. 핵분열 방식 발전은 물론 한국 등이 참가해 공동개발 중인 핵융합 발전, 평소 남는 전기를 저장했다가 필요할 때 쓰는 그리드 스토리지 등이다. 특히 핵분열을 사용하는 원자력 발전에 관해 대규모 생산이 가능하며 유일하게 탄소를 발생시키지 않는 에너지원이라는 이유로 높게 평가했다. 물론 구소련의 체르노빌, 일본의 후쿠시마 사고를 예로 들며 원전의 위험성도 인정한다. 그러면서 “자동차의 문제점을 개선한 것처럼 원전 문제를 하나씩 분석한 다음 혁신으로 해결하며 개선해야 한다”고 했다. 전력 생산을 급격하게 줄일 수 없는 상황에서 결국 문제점을 해결해 가면서 대안도 만들어 가자는 뜻이다. 온실가스 감축을 추진하려면 결국 정부의 노력이 중요하다고도 했다. 성공 여부가 불투명하고 은행이나 투자자가 원하는 것보다 시간이 더 걸리는 아이디어는 정부의 정책 지원과 투자가 있어야 온전하게 개발될 수 있다는 이유다. 부유한 나라는 2050년까지, 중간소득 국가는 2050년 직후 가능한 한 빠르게 제로 탄소를 달성한다는 목표를 설정해야 한다고 덧붙였다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

“이번 세기 중반까지 기후변화는 코로나19만큼 치명적일 겁니다. 2100년이 되면 5배나 더 큰 사망률을 기록하게 될 거예요.” 마이크로소프트 공동 창업자이자 빌앤드멀린다게이츠재단 공동 이사장 빌 게이츠가 경고하는 우리의 암울한 미래상이다. 그는 16일(한국시간) 전 세계 동시 출간하는 ‘빌 게이츠, 기후재앙을 피하는 법’(위·김영사)에서 기후변화가 경제에 끼치는 영향이 코로나19 팬데믹이 10년마다 발생하는 것만큼 심각할 것이라고 거듭 밝혔다. 게이츠는 2009년 재단을 설립하며 “깨끗하고 값싼 에너지를 찾아야 한다”고 목표를 제시했다. 에너지는 불평등과 환경 문제를 동시에 해결할 수 있다는 점에서 재단이 심혈을 기울이는 분야다. 이번 책은 ‘미래로 가는 길’(1995)과 ‘생각의 속도’(1999)에 이은 세 번째 책으로, 재단의 지난 연구를 담았다. 그는 우리가 매년 510억t의 온실가스를 배출한다는 연구 결과를 설명했다. 510억t은 이산화탄소 환산 톤(CO₂e·온실가스를 이산화탄소 배출량으로 환산한 값) 방식에 따른 것이다. 그러면서 이를 코로나19의 위협과 비교했다. 코로나19가 지속되면 매년 10만명당 14명이 사망하는데, 지금처럼 탄소배출량이 계속 늘어나면 21세기 중반쯤 코로나19와 사망률이 같아지고 21세기 말에는 10만명당 75명의 사망률을 기록할 것이라고 내다봤다. 지구 온도 변화도 우려한다. 산업혁명 시기 이전보다 지구의 온도가 최소 1℃ 상승했는데, 지금대로 간다면 21세기 중반엔 1.5~3℃, 21세기 말에는 4~8℃ 상승할 것으로 내다봤다.기후변화가 불러올 최악의 상황을 피하려면 결국 온실가스 배출 제로(0)를 달성해야 한다는 게 그의 주장이다. 그는 온실가스를 배출하는 분야를 5개로 나눠 ‘그린 프리미엄’(이산화탄소를 배출하지 않는 방식으로 활동했을 때 추가로 드는 비용)을 낮출 수 있는 혁신이 가능한지 살핀다. 5개 분야는 제조(31%), 전력생산(27%), 동식물 사육·재배(19%), 교통·운송(16%), 냉난방(7%)이다. 저자는 탄소를 발생시키지 않고 전기를 만드는 방법으로 핵분열과 핵융합, 해상풍력, 지열을 거론한다. 핵분열 방식 발전은 물론 한국 등이 참가해 공동개발 중인 핵융합 발전, 평소 남는 전기를 저장했다가 필요할 때 쓰는 그리드 스토리지 등이다. 특히 핵분열을 사용하는 원자력 발전에 관해 대규모 생산이 가능하며 유일하게 탄소를 발생시키지 않는 에너지원이라는 이유로 높게 평가했다. 물론 구소련의 체르노빌, 일본의 후쿠시마 사고를 예로 들며 원전의 위험성도 인정한다. 그러면서 “자동차의 문제점을 개선한 것처럼 원전 문제를 하나씩 분석한 다음 혁신으로 해결하며 개선해야 한다”고 했다. 전력 생산을 급격하게 줄일 수 없는 상황에서 결국 문제점을 해결해 가면서 대안도 만들어 가자는 뜻이다. 온실가스 감축을 추진하려면 결국 정부의 노력이 중요하다고도 했다. 성공 여부가 불투명하고 은행이나 투자자가 원하는 것보다 시간이 더 걸리는 아이디어는 정부의 정책 지원과 투자가 있어야 온전하게 개발될 수 있다는 이유다. 부유한 나라는 2050년까지, 중간소득 국가는 2050년 직후 가능한 한 빠르게 제로 탄소를 달성한다는 목표를 설정해야 한다고 덧붙였다. 김기중 기자 gjkim@seoul.co.kr

생자필멸(生者必滅)의 법칙은 태양 같은 별도 피할 수 없다. 물론 인간의 관점에서 영겁의 세월인 100억 년의 수명을 지니고 있지만, 앞으로 50억 년 후에는 핵융합에 필요한 연료가 고갈되어 영원히 빛날 것 같던 태양도 꺼지게 된다. 최후를 맞이한 태양이 가스를 날려 보내고 남기는 것은 중심부의 산소와 탄소 등이 뭉쳐서 형성된 고밀도 천체인 백색왜성과 그때까지 살아남은 행성뿐이다. 물론 우리는 이렇게 먼 미래의 일을 직접 경험할 순 없지만, 과학자들은 다른 별과 백색왜성의 모습을 관측해 이와 같은 사실을 알아냈다. 그런데 일부 과학자들은 백색왜성의 대기를 연구하던 과정에서 별과 함께 사라진 행성의 흔적을 찾아냈다. 별은 백색왜성으로 최후를 맞이하기 전 본래 크기의 수백 배 이상으로 커지는 적색거성 단계를 거치는데, 이때 별 주변에서 가까이 공전하던 행성은 그대로 삼켜지게 된다. 이 과정에서 흡수된 행성의 물질 중 일부가 백색왜성의 대기에 남게 되는 것이다. 영국 워릭대학의 마크 홀랜즈가 이끄는 연구팀은 오래된 백색왜성의 대기에 우주 역사 초기에 형성된 고대 행성의 잔해가 남아 있을 가능성이 크다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀에 따르면 태양 질량의 5배 정도 되는 별이 우주 초기에 형성되었을 경우 이미 50~100억 년 전에 백색왜성 단계로 진입하게 된다. 연구팀은 이런 고대 백색왜성을 낮은 표면 온도를 통해 찾아낼 수 있다고 지적했다. 백색왜성 자체는 핵융합을 통해 에너지를 만들어내지 않지만, 매우 뜨거운 별의 중심부가 압축해서 생성되기 때문에 처음에는 표면 온도가 섭씨 수만 도에 이른다. 하지만 시간이 지남에 따라 점점 식어서 50억 년 이상이 지나면 5000도 이하로 내려가게 된다. 유럽우주국의 가이아(Gaia) 관측 데이터에는 이렇게 차갑고 오래된 백색왜성으로 의심되는 천체가 수십 개 존재한다. 추가 관측을 통해 이 백색왜성의 대기에서 칼슘이나 리튬 같은 다른 원소의 스펙트럼을 확인한다면 우주 초기에 얼마나 많은 행성이 형성되었고 어떤 특징을 지녔는지 확인할 수 있다. 백색왜성 가운데 행성의 잔해를 간직한 경우는 일부에 불과하고 어두운 백색왜성의 대기는 관측이 쉽지 않기 때문에 실제 연구 과정은 쉽지 않아 보인다. 하지만 태양과 지구가 생성되기도 전에 사라진 초기 행성의 흔적을 찾을 유일한 기회라는 점에서 주목을 받고 있다. 어쩌면 이 행성에도 지구처럼 생명체가 탄생했다가 짧은 생을 마치고 사라졌을지도 모른다. 백색왜성 연구를 통해 그 단서를 찾아낼 수 있다면 우리에게 상당히 흥미로운 이야깃거리가 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

지난해 초신성 폭발 임박설로 관심을 모았던 오리온자리 알파별 베텔게우스의 밝기가 갑자기 줄어들었던 이유는 이 별에서 방출한 대량의 먼지구름 탓으로 실제 폭발까지는 10만 년 이상 남았다는 연구 결과가 나왔다. 호주국립대 메리디스 조이스 박사가 주도한 국제연구진은 항성 진화와 맥동의 유체역학(베텔게우스는 크기와 밝기가 변하는 맥동변광성) 그리고 별의 지진(성진)의 이론적 계산을 사용해 베텔게우스의 밝기 변화 여부를 분석했다.그 결과 현재 베텔게우스는 수소의 핵융합이 마무리되고 있으며 그 핵융합의 생성물로서 중심핵에 쌓인 헬륨을 통한 2단계 핵융합이 시작되고 있는 것으로 나타났다. 이는 이 별의 핵이 약 1억℃에 도달했을 때 일어나는 것으로 3개의 헬륨 핵이 충돌하고 융합해 탄소 핵을 형성한다. 이 연소 과정이 끝나는 언젠가 중심핵은 붕괴, 초신성 폭발을 일으켜 성간 공간에 먼지와 가스가 있는 영역인 성운을 생성하는 것이다. 하지만 이런 초신성 폭발이 일어나기까지의 시간은 아직 10만 년 이상 남아있다고 연구진은 결론지었다.138억년에 걸친 우주의 시간 규모로 따지면 10만 년 뒤는 내일 같은 것이지만, 안타깝게도 지금 사람들은 목격할 수 없다. 또 베텔게우스의 맥동 구조는 ‘카파 메커니즘’(kappa-mechanism)이라는 현상에 의해 작동해 185(±13.5)일과 400여일이라는 2가지 주기로 밝게 빛나거나 어두워지는 것으로 확인됐다. 게다가 지난해 초 대폭적인 밝기 감소는 별이 맥동하는 움직임과 함께 별에서 방출된 대량의 먼지구름이 관계하고 있는 것도 시사됐다. 베텔게우스의 크기는 지금까지 태양계에 둘 경우 목성 궤도까지의 거리보다 더 큰 반지름으로 여겨졌다. 태양과 목성까지의 평균 거리는 약 7억8000만㎞다. 하지만 이번 연구에서는 베텔게우스의 반지름이 태양 반지름(약 69만㎞)의 약 750배(약 5억2000만㎞)로 기존 연구에서 추정되던 반지름의 3분의 2 정도 크기인 것으로 나타났다. 이처럼 별의 물리적 크기를 알면 지구로부터의 거리도 정할 수 있다. 지금까지는 약 640~700광년으로 추정해왔지만 태양 반지름의 약 750배임을 고려하면 530광년으로 이는 기존에 알려진 것보다 100광년 이상(약 20~25%) 가까운 것이다. 이에 따라 100광년이나 가까운 경우라면 10만년 뒤라고 해도 실제로 베텔게우스가 초신성 폭발을 일으켰을 때 지구가 위험에 노출될 확률이 높아진다는 우려가 나오지만, 먼 미래 폭발한다고 해도 지구에는 큰 영향이 없다고 연구진은 말했다.베텔게우스는 초신성 폭발을 일으킬 것으로 여겨지는 후보들 가운데 지구와 가장 가까운 거리에 있어 앞으로도 얼마 동안은 매우 중요한 연구 대상이 될 것이다. 폭발 전 어떤 일이 일어나는지 연구할 중요한 기회를 줄 것이라고 연구진은 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘천체물리학저널’(ApJ·Astrophysical Journal) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국의 한 물리학자가 새로운 플라스마 로켓을 고안해 인류가 화성에 가는 꿈에 한 발자국 더 가까워졌다. 미 에너지부와 프린스턴대가 공동 운영하는 프린스턴 플라스마물리학연구소(PPPL)의 물리학자 파티마 에브라히미 박사가 이번에 고안한 새로운 플라스마 로켓은 전기장이 아닌 자기장을 사용한다. 이에 따라 기존 플라스마 로켓보다 10배 더 빠르다는 것이 그의 설명이다. 플라스마는 고체와 액체 그리고 기체에 이어 물질의 네 번째 상태를 말하는데 기체 상태의 물질에 에너지를 계속 가하면 원자핵과 자유전자가 각각 자유롭게 날아다니는 불안정한 상태가 된다. 이 특별한 상태를 플라스마라고 하는 것이다. 그러면 이 플라스마를 로켓이나 항공기에 추력을 가하기 위해 쓸 수 있다. 실제로 지금까지 개발 중인 플라스마 로켓에는 엔진 안에서 플라스마를 만들어내고 거기에 전기장을 가함으로써 입자를 가속·분사하게 한다. 하지만 이런 플라스마 로켓은 추력과 속도가 떨어져 우주여행에서는 시간이 걸릴 수밖에 없다.반면 에브라히미 박사가 고안한 새로운 플라스마 로켓은 자기장으로 입자를 가속해 초당 몇백㎞의 속도를 낼 수 있다. 이것이 기존 플라스마 로켓 속도의 10배에 해당한다는 것이다.에브라히미 박사의 이런 아이디어는 핵융합 실험에서 영감을 얻은 것으로 전해졌다. 핵융합 반응은 가속 상태에 있는 원자핵끼리 부딪히게 함으로써 발생한다. 하지만 일반적인 상태에서는 원자핵 주위에 있는 전자가 충돌을 방해해 반응이 일어나기가 어렵다. 이에 따라 핵융합 실험에서는 우선 플라스마 상태를 만들고 나서 원자핵과 전자를 분리함으로써 핵융합을 가능하게 한다. 이때 플라스마를 가두는 데 이용되는 것이 바로 자기장인 것이다. 플라스마는 플러스 상태의 원자핵과 마이너스 상태의 전자로 구성돼 있어 전기를 통해 쉽게 자력선의 영향을 받는다. 따라서 자석으로 자기장을 만들어 플라스마를 가둠으로써 입자를 계속 가속할 수 있는 것이다. 게다가 갇힌 상태에서 초고온이 된 플라스마는 플라스모이드(plasmoid)라는 고밀도 플라스마 덩어리가 된다. 핵융합 실험의 목적은 원자핵을 충돌시키는데 있지만 에빌라히미 박사는 이 실험 과정에서 발생하는 플라스모이드에 주목했다. 플라스모이드를 로켓의 추력으로 이용하면 속도를 크게 향상할 수 있다고 생각했기 때문이다.에브라히미 박사의 새로운 플라스마 로켓과 기존 플라스마 로켓 사이에는 크게 세 가지 차이가 있다. 첫째 자기장의 세기를 바꿈으로써 추력도 늘리거나 줄일 수 있다. 연구 논문에는 “추력은 자기장 강도의 2배에 비례한다”고 기술돼 있어 자기장에 의한 속도 조절이 가능하다. 그다음으로는 새로운 플라스마 로켓이 플라스마 입자와 플라스마모이드 모두를 방출할 수 있다는 점에 있다. 기존 로켓보다 플라스모이드가 추가돼 더 강력한 추력을 만들어낼 수 있다는 것이다. 마지막으로 새로운 플라스마 로켓은 자기장을 이용한다는 것이다. 기존 플라스마 로켓은 전기장을 이용하기에 무거운 원자만을 사용하지만 자기장을 이용하는 새로운 플라스마 로켓은 무거운 원자뿐만 아니라 가벼운 원자도 사용할 수 있다. 그러면 임무마다 추진제 연료를 바꿔 추력을 조절할 수 있다는 것이다. 즉 새로운 플라스마 로켓은 기존 플라스마 로켓보다 속도가 10배 더 빠를 뿐만 아니라 추력을 세세하게 제어할 수도 있다는 것이다. 이에 대해 에브라히미 박사는 “다음 단계는 시제품을 만들어내는 것”이라고 말하며 앞으로의 진전을 기대하게 했다. 자세한 연구 성과는 국제학술지 ‘플라스마물리학저널’(Journal of Plasma Physics) 최신호(12월 21일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

安, 받아도 실익 없고 거부하면 모순“국민의힘과 논의 진행 중” 즉답 피해시대전환 조정훈 의원도 시장 출사표더불어민주당을 탈당한 금태섭 전 의원이 서울시장 출마를 공식 선언하며 국민의당 안철수 대표에게 ‘제3지대 경선’을 제안했다. 둘 사이 먼저 단일화를 한 뒤 야권 전체 단일화를 하자는 제안이지만 안 대표는 “국민의힘과 논의가 진행 중”이라며 답변을 보류했다. 국민의힘과의 논의가 지지부진한 가운데 후발 주자의 압박을 받는 모양새가 되면서 안 대표의 야권 단일화 구상은 점차 힘을 잃어 가는 양상을 보이고 있다. 금 전 의원은 31일 출마 기자회견에서 “안 대표에게 각 당의 경선 기간 동안 단일 후보 선출을 위한 제3지대 경선을 제안한다”며 “그 후에 국민의힘 후보와 단일화 과정을 거칠 수 있다”고 말했다. 이어 “3월 초까지 매주 한 번씩만 주제를 정해 토론을 해도 4~5번을 할 수 있다”고도 했다. 일단 안 대표는 즉답을 피했다. 안 대표는 “국민의힘에 이미 제안을 드렸고 논의가 진행 중인 것으로 안다. 야권의 여러 현안을 살펴보고 말씀드리겠다”고 밝혔다. 안 대표는 앞서 오픈 경선을 제안하며 단일화를 위한 실무협상을 서두르자고 했으나 국민의힘 김종인 비상대책위원장은 느긋한 모습을 보이고 있다. 이날도 김 위원장은 “국민의힘은 경선을 시작했기 때문에 다른 사람이 끼어들 수 없다”는 입장을 명확히 했다. 이런 가운데 금 전 의원이 3지대 경선을 제안하면서 안 대표는 이러지도 저러지도 못하는 상황이 됐다. 금 전 의원은 한때 ‘안철수의 남자’로 불리며 2012년 대선에서 안 대표 캠프의 상황실장까지 맡았다. 안 대표 입장에서는 민주당 탈당 이후 아무런 기반이 없는 금 전 의원과 자신의 정치 기반이라 여겨 온 3지대를 놓고 대결하는 것은 이렇다 할 이익이 없다. 하지만 국민의힘을 향해 조건 없는 단일화를 주장해 온 안 대표가 이를 거부하는 것도 모순으로 비칠 수 있다. 국민의당 핵심 관계자는 서울신문과의 통화에서 1일과 3일로 예정된 국민의힘 중진의원 회동을 언급하며 “안 대표를 무조건 밀쳐 내는 것은 곤란하다는 내부 분위기가 있으니 중진 의원들도 모이는 것 아니겠느냐”면서 “금 전 의원 의견도 나쁘진 않으나 우리로서는 국민의힘과의 입장이 더 중요하다”고 설명했다. 또 다른 제3지대 후보인 시대전환 조정훈 의원도 출마를 선언했다. 조 의원은 “지금 나온 공약과 인물들이 선거를 더 부끄럽게 만들고 있다”며 “새로운 유쾌한 반란을 일으켜 보고 싶다”고 밝혔다. 조 의원이 의원직을 던지고 선거운동에 돌입하면 더불어시민당 비례 순번 18번인 이경수 전 국제핵융합실험로 부총장이 의원직을 승계하게 된다. 이근아 기자 leegeunah@seoul.co.kr기민도 기자 key5088@seoul.co.kr

안철수에 ‘1대1’경선 제안한 금태섭일단 답 보류했지만 고민 깊어지는 安단일화 구상 힘 잃어간다는 지적도더불어민주당을 탈당한 금태섭 전 의원이 서울시장 출마를 공식 선언하며 국민의당 안철수 대표에게 ‘제3지대 경선’을 제안했다. 둘 사이 먼저 단일화를 한 뒤 야권 전체 단일화를 하자는 제안이지만 안 대표는 “국민의힘과 논의가 진행 중”이라며 답변을 보류했다. 국민의힘과의 논의가 지지부진한 가운데 후발 주자의 압박을 받는 모양새가 되면서 안 대표의 야권 단일화 구상은 점차 힘을 잃어가는 양상이다. 금 전 의원은 31일 출마 기자회견에서 “안 대표에게 각 당의 경선 기간 동안 단일후보 선출을 위한 제3지대 경선을 제안한다”면서 “그 후에 국민의힘 후보와 단일화 과정을 거칠 수 있다”고 말했다. 이어 “3월 초까지 매주 한 번씩만 주제를 정해서 토론을 해도 4~5번을 할 수 있다”고도 했다. 즉답 피한 안철수 “국민의힘과의 논의가 먼저” 일단 안 대표는 즉답을 피했다. 안 대표는 “국민의힘에 이미 제안을 드렸고 논의가 진행 중인 것으로 안다. 야권의 여러 현안을 살펴보고 말씀드리겠다”고 했다. 안 대표는 앞서 오픈 경선을 제안하며 단일화를 위한 실무협상을 서두르자고 했으나 국민의힘 김종인 비상대책위원장은 느긋한 모습을 보이고 있다. 이날도 김 위원장은 “국민의힘은 경선을 시작했기 때문에 다른 사람이 끼어들 수 없다”는 입장을 명확히 했다. 이런 가운데 금 전 의원이 3지대 경선을 제안하면서 안 대표는 이러지도 저러지도 못하는 상황이 됐다. 금 전 의원은 한 때 ‘안철수의 남자’로 불리며 2012년 대선에서 안 대표 캠프의 상황실장까지 맡았다. 안 대표 입장에서는 민주당 탈당 이후 아무런 기반이 없는 금 전 의원과, 자신의 정치 기반이라 여겨온 3지대를 놓고 대결하는 것은 이렇다할 이익이 없다. 하지만 국민의힘을 향해 조건 없는 단일화를 주장해온 안 대표가 이를 거부하는 것도 모순으로 비칠 수 있다.안 대표 측은 국민의힘 내부 논의를 좀더 지켜보겠다는 입장이다. 국민의힘 중진의원들은 오는 3일 김종인 비대위원장과의 연석회의를 앞두고 1일 긴급 회동을 갖는다. 이날 자리에서는 단일화에 대한 의견들이 오고 갈 것으로 보인다. 국민의힘의 한 중진 의원은 서울신문과의 통화에서 “3자 구도로도 국민의힘이 승리할 수 있다는 주장에 동의하지 않는 당내 의원들이 많은 것은 사실”이라면서 “이미 우리 후보가 추려지고 있는 상황에서 안 대표를 넣는 것이 공정하지 않다면, 최소한 단일화 협상이라도 지금부터 시작하자는 것”이라고 말했다. 국민의당 핵심 관계자 역시 통화에서 1일과 3일로 예정된 국민의힘 중진의원 회동을 언급하며 “안 대표를 무조건 밀쳐내는 것은 곤란하다는 내부 분위기가 있으니 중진 의원들도 모이는 것 아니겠느냐”면서 “금 전 의원 의견도 나쁘진 않으나 우리로서는 국민의힘과의 입장이 더 중요하다”고 설명했다. 다만, 금 전 의원의 제안을 긍정적으로 평가하는 국민의힘 내부 목소리도 나오면서 그간 안 대표를 중심으로 이뤄졌던 단일화 논의에 어떤 변화가 생길지 관심이 쏠린다. 정진석 공관위원장은 자신의 페이스북을 통해 “아름다운 야권 단일화가 영글어가고 있다”면서 “이렇게 뽑힌 제3지대 단일후보와 제1야당 후보와의 단일화를 통해 최종적으로 범야권 단일화가 성사될 것”이라며 환영의 뜻을 밝혔다. ‘제3지대’ 후보 시대전환 조정훈 의원도 출마 선언한편, 또 다른 제3지대 후보인 시대전환 조정훈 의원도 출마를 선언했다. 조 의원은 “지금 나온 공약과 인물들이 선거를 더 부끄럽게 만들고 있다”며 “새로운 유쾌한 반란을 일으켜보고 싶다”고 밝혔다. 그는 “저는 자장면 위에 강낭콩 역할을 하려고 나온 게 아니고 새로운 자장면 선사하려고 나왔다”며 여권 단일화를 하려고 선거에 출마한 것이 아니라고 말했다. 조 의원이 의원직을 던지고 선거 운동에 돌입하면 더불어시민당 비례 순번 18번인 이경수 전 국제핵융합실험로 부총장이 의원직을 승계하게 된다. 이근아 기자 leegeunah@seoul.co.kr 기민도 기자 key5088@seoul.co.kr

기재부, 공공기관운영위원회 결과 발표총 350개 기관 확정…전년 대비 10개 ↑금감원에 대해선 조건부로 지정 유보상위직급 감축·해외사무소 정리 등 조건 라임자산운용·옵티머스 사모펀드 사태 등에 대한 감독 부실 논란이 제기된 금융감독원이 이번에도 공공기관 지정을 가까스로 피했다. 대신 공공기관 수준의 경영평가 실시, 상위직급 추가 감축 등 강도 높은 조건이 부과됐다.기획재정부 공공기관 운영위원회(공운위)는 이 같은 내용을 포함한 ‘2021년 공공기관 지정안’을 심의·의결했다. 공운위에 따르면 총 350개 기관이 올해 ‘공공기관 운영에 관한 법률’상 관리대상으로 확정됐다. 공기업은 변경 없이 36개 기관 그대로 확정됐다. 준정부기관은 95개에서 96개, 기타공공기관은 209개에서 218개로 늘어났다. ■금감원 지정 유보…조건이행 미흡시 재지정 가능 이번 공운위 안건 가운데 최대 관심사였던 금감원의 공공기관 지정은 유보됐다. 공운위 측은 “기존 유보조건의 이행현황을 점검한 결과 대체로 정상 이행 중인 것으로 평가했다”면서 “다만 최근 감독부실 사례, 금융감독 집행상 독립성 등을 종합적으로 감안해 금감원의 (공공기관) 지정을 유보하되, 보다 강화된 조건을 부과하기로 결정했다”고 설명했다. 우선 금감원에 대한 계량지표 비중을 30%대에서 40% 수준으로 올리고, 평가 과정상 부정행위 확인 시 성과급을 환수하는 등 경영실적 평가의 공정성과 객관성을 높이기로 했다. 또한 고객만족도 조사를 공공기관 수준으로 내실화해 매년 실시하고, 그 결과를 경영평가에 반영하기로 했다. 현재 금감원은 일부 고객을 선별해 비정기적으로만 설문조사를 진행하고 있다. 또한 상위직급의 추가 감축, 해외사무소 정비 등 강도 높은 조직운영 효율화 방안도 마련하기로 했다. 금감원에 대한 예산 등을 통제하는 금융위원회는 강화된 유보조건의 세부 이행계획을 상반기 중에 공운위에 보고해야 한다. 공운위 측은 “향후 추진실적이 미흡할 경우 (금감원의) 공공기관 지정을 적극 검토할 계획”이라며 언제든 다시 테이블에 오를 수 있음을 시사했다. 이에 따라 금감원은 올해도 공공기관 지정을 피했다. 2007년 기타 공공기관에 지정됐던 금감원은 감독업무 독립성과 자율성 보장 차원에서 2009년 해제됐다. 그러나 기재부는 2018년 금감원에 대해 조건부 재지정 유보를 걸었고, 이후 매년 재지정 여부가 논의돼왔다. 만일 금감원이 공공기관으로 지정됐다면 예산, 인사, 경영평가 등에서 중앙정부가 개입할 수 있게 된다. 이럴 경우 금감원은 기재부의 강도 높은 통제를 받게 되면서 독립성을 해칠 우려가 생긴다. 이 때문에 앞서 금융위도 기재부에 “금융위의 통제를 받고 있기에 공공기관 지정에 실익이 없다”며 “현재 금감원 예산도 공공기관 지침에 따라 엄격하게 하고 있다”는 의견을 제출하기도 했다. ■서민금융진흥원 기타공공기관→준정부기관 이날 공운위는 기타공공기관으로 지정돼 있는 서민금융진흥원을 법상 요건에 맞게 준정부기관으로 유형형을 변경해 지정했다. 아울러 한국도로공사서비스와 한전MCS를 공공기관으로 신규 지정했다. 이들은 다른 자회사와 달리 대국민 서비스를 제공하는 대규모 기관으로, 공공성과 책임성을 제고할 필요성을 감안했다는 설명이다. 이 외에 건설기술교육원, 건축공간연구원, 공간정보품질관리원, 국립항공박물관, 국립해양과학관, 국립호남권생물자원관, 차세대수치예보모델개발사업단, 한국고용노동교육원, 한국재료연구원, 한국핵융합에너지연구원 등도 신규 지정 대상에 포함됐다. 공운위 관계자는 “신규로 지정된 기타공공기관은 경영공시, 고객만족도 조사 등을 통해 기관의 투명성이 크게 높아질 것”이라며 “준정부기관으로 변경 지정된 기관은 엄격한 경영실적평가, 경영지침 적용 등을 통해 기관운영의 책임성 및 대국민 서비스의 질이 제고될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이어 “지정이 유보된 금감원에 대해 실질적인 관리·감독이 강화될 수 있도록 새로운 유보조건의 이행계획과 추진실적을 면밀히 점검해 나갈 계획”이라고 덧붙였다. 세종 나상현 기자 greentea@seoul.co.kr

갈색왜성은 별이 되기에는 질량이 너무 작고 행성이라고 하기에는 무거운 천체다. 대략 목성 질량의 13-80배 사이에 있는 천체로 수소 핵융합 반응을 안정적으로 유지하기에는 질량이 부족하지만, 행성과는 달리 미약한 핵융합 반응을 통해 에너지를 생산한다. 다만 별보다 차갑고 어두워 강력한 천체 망원경으로도 관측이 쉽지 않다. 이런 이유로 우주에 매우 흔한 존재임에도 많은 비밀을 간직한 천체이기도 하다. 과학자들은 이제까지의 관측 결과를 토대로 갈색왜성이 목성보다 훨씬 무겁지만, 지름은 생각보다 차이가 크지 않다는 사실을 발견했다. 대기 역시 목성처럼 강력한 폭풍이 몰아치는 환경으로 적도를 따라 여러 개의 줄무늬가 있을 것으로 추정된다. 하지만 작고 어두운 천체라 지구에서 가장 가까운 갈색왜성이라도 그 표면을 직접 관측하기는 어렵다. 애리조나 대학의 연구팀은 나사의 행성 사냥꾼인 TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) 데이터를 이용해서 지구에서 가장 가까운 갈색왜성인 루만 16 (Luhman 16)의 표면 구조를 분석했다. 루만 16은 지구에서 6.5광년 떨어진 갈색왜성 쌍성계로 알려진 천체 가운데 태양계에서 세 번째로 가까이 있다. 하지만 갈색왜성이 워낙 어둡다 보니 불과 10년 전에야 그 존재가 확인됐다. 이 갈색왜성 쌍성계는 지구 – 태양 거리의 3배 정도 되는 거리를 27년 주기로 공전한다. 루만 16A는 목성 질량의 34배, 루만 16B는 목성 질량의 28배에 달한다. 수천 개의 외계 행성을 찾아내고 퇴역한 케플러 우주 망원경의 후계자인 TESS는 본래 외계 행성을 찾아내기 위해 수많은 별의 밝기 변화를 관측하는 장치다. 행성이 우연히 별 앞을 지날 때 밝기가 순간적으로 어두워지는 현상을 포착하기 위해서다. TESS는 루만 16 쌍성계의 밝기 변화 역시 관측했다. 연구팀은 100회에 달하는 TESS 관측 데이터를 토대로 루만 16 쌍성계의 밝기가 주기적으로 변한다는 것을 확인했다. 이렇게 짧은 시간에 밝기가 변한 것은 균일하지 않은 표면을 지닌 천체가 자전했기 때문으로 해석할 수 있다. 만약 갈색왜성이 태양처럼 비교적 균일한 표면을 지녔다면 자전에 따라 밝기가 변하지 않을 것이다. 연구팀이 생각한 가장 가능성 있는 외형은 목성과 유사한 줄무늬 패턴과 함께 극지방에는 목성이나 토성처럼 강력한 소용돌이 폭풍이 존재하는 경우다. 갈색왜성이 목성보다 수십 배 큰 질량과 훨씬 높은 표면 온도 (루만 16A는 1350K, 루만 16B는 1210K)에도 불구하고 목성과 유사한 대기를 지닌 이유는 아직 모른다. 더 자세한 연구를 위해서는 역시 표면을 직접 관측해서 분석할 필요가 있다. 과학자들은 허블 우주 망원경을 대신할 차세대 우주 망원경인 제임스 웹 우주 망원경에 기대를 걸고 있다. 아직 많은 것이 베일에 가려 있지만, 과학자들은 결국 갈색왜성의 실체를 밝혀낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

태양 같은 별은 거대한 가스 구름에서 태어난다. 죽은 별과 은하에 본래 존재하던 가스와 먼지가 뭉쳐 가스 성운을 만들고 이 가운데서 질량과 밀도가 높은 부분이 생기면 중력이 강해지면서 주변에서 더 많은 물질을 끌어들인다. 이 과정이 반복되면 결국 뭉쳐진 가스는 중심부 압력과 온도가 수소 핵융합 반응을 일으킬 정도로 높아져 새로운 별로 태어난다. 새로 태어난 별 주변에 남은 가스와 먼지는 주변을 공전하면서 역시 중력에 의해 뭉쳐져 새로운 행성으로 태어난다. 이렇게 별과 행성은 서로 다른 과정을 통해 생성되지만, 항상 모든 일에는 예외가 있게 마련이다. 최근 스위스 베른 대학 과학자들은 허블우주망원경을 이용해서 마치 별처럼 생성되는 행성을 발견했다. 'Oph 98 A/B'는 지구에서 450광년 떨어진 뱀주인자리(Ophiuchus) 성협 (Stellar association)에 있는데, 별처럼 가스가 모여 생성되었을 뿐 아니라 두 개의 천체가 쌍성계를 이루고 있다. 비슷한 두 개의 천체가 중력으로 묶여 서로를 공전하는 쌍성계 역시 행성보다는 별에서 흔한 경우다. Oph 98 A는 목성 질량의 15배 정도 되는 갈색왜성이고 Oph 98 B는 목성 질량의 8배 정도 되는 거대 가스 행성이다. 갈색왜성은 별과 행성의 중간 정도에 해당하는 천체로 목성 질량의 13배에서 80배 사이 질량을 지니고 있다. Oph 98 A와B의 질량 차이가 크지 않기 때문에 Oph 98 B는 갈색왜성 주변에서 생성된 행성이 아니라 독자적으로 형성된 행성으로 보인다. 이 두 천체는 지구-태양 거리의 200배 정도 되는 거리에서 서로를 공전한다. 사실 이 정도 거리에 있는 갈색왜성이나 행성은 매우 어둡기 때문에 허블우주망원경으로도 관측이 어렵다. 하지만 생성된 지 300만 년 이내의 매우 젊은 천체로 아직 뜨겁기 때문에 관측이 가능했다. 연구팀은 Oph 쌍성계가 다른 망원경에서도 과거 관측된 적이 있지만, 당시에는 그 중요성을 이해하지 못하고 넘어갔다는 사실도 확인했다. 다만 자체 핵융합 반응도 불가능하고 다른 별 주변을 공전하지도 않는 거대 가스 행성은 결국 표면이 매우 차갑고 어두운 천체가 되어 일반적인 방법으로는 관측이 어려운 행성이 된다. 이번 연구는 우리 은하에 이런 보이지 않는 떠돌이 행성이 생각보다 많을 수 있다는 점을 시사한다. 다만 대부분 너무 어두워 이번처럼 직접 관측하기는 어렵다. 그러나 방법이 없는 것은 아니다. 물론 역시 드문 일이지만, 과학자들은 어두운 떠돌이 행성이 다른 별 앞을 우연히 지나는 것을 관측해서 그 존재를 알아낼 수 있다고 보고 연구를 계속하고 있다. 어쩌면 태양계에서 그다지 멀지 않은 장소에도 이런 떠돌이 행성이 있을지도 모른다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

■ 건강보험심사평가원 △ 개발상임이사 장용명 ■ 행정안전부 ◇ 국장급 전보 △ 진실·화해를 위한 과거사정리위원회 파견 김민재 ◇ 과장급 전보 △ 진실·화해를 위한 과거사정리위원회 파견 우광진 ■ 한국핵융합에너지연구원 ◇ KSTAR연구본부 △ 본부장 윤시우 △ 고성능플라즈마연구부장 김웅채 △ 초고온플라즈마연구부장 곽종구 △ 토카막장치기술부장 박갑래 ◇ 핵융합공학연구본부 △ 본부장 조승연 △ 증식블랑켓기술연구부장 안무영 △ 시스템공학연구부장 홍석호 △ 통합시뮬레이션연구부장 권재민 ◇ 플라즈마기술연구소 △ 기반기술연구부장 송미영 △ 융복합기술연구부장(소장 직무대행) 최용섭 △ 플라즈마바이오연구부장 김성봉 △ 운영관리실장 박종헌 ◇ 경영본부 △ 본부장 임진호 △ 기획조정부장 오창영 △ 행정관리부장 정병국 △ 안전보안부장 조광운 △ 정책전략부장 정현경 ◇ 플라즈마장비지능화연구단 △ 단장 윤정식 ◇ 윤리감사부 △ 부장 한치현 ◇ 성과확산실 △ 실장 고호은

■국방부△인사복지실 보건복지관 박길성 ■행정안전부 ◇국장급 전보△진실·화해를 위한 과거사정리위원회 파견 김민재◇과장급 전보△진실·화해를 위한 과거사정리위원회 파견 우광진 ■국토교통부 ◇국장급 전보△국토정책관 백원국△도시재생사업기획단장 문성요◇과장급 전보△녹색도시과장 신보미△용산공원조성추진기획단 공원정책과장 안세희△생활교통과장 김남균△첨단물류과장 오송천 ■건강보험심사평가원△개발상임이사 장용명 ■한국핵융합에너지연구원 ◇KSTAR연구본부△본부장 윤시우△고성능플라즈마연구부장 김웅채△초고온플라즈마연구부장 곽종구△토카막장치기술부장 박갑래◇핵융합공학연구본부△본부장 조승연△증식블랑켓기술연구부장 안무영 △시스템공학연구부장 홍석호△통합시뮬레이션연구부장 권재민◇플라즈마기술연구소△기반기술연구부장 송미영△융복합기술연구부장(소장 직무대행) 최용섭△플라즈마바이오연구부장 김성봉△운영관리실장 박종헌◇경영본부△본부장 임진호△기획조정부장 오창영△행정관리부장 정병국△안전보안부장 조광운△정책전략부장 정현경◇플라즈마장비지능화연구단△단장 윤정식◇윤리감사부△부장 한치현◇성과확산실△실장 고호은 ■CJ그룹 대표이사△중국본사 윤도선△CJ LiveCity 신형관△CJ Feed&Care 김선강 승진◇CJ주식회사△부사장 대우 김준현 이승화 이종화 김영수 이형준△상무 황득수 한승아 송하경 임성철 옥진호△상무 대우 이종훈 최성준 신근섭 송재준 정수현 류호성 이경훈△전문임원 상무 대우 정혜경 권윤희◇CJ제일제당△부사장 대우 김병규 김선강 신종환△상무 이수희 박충일 GraceKim 이주은 최자은 이창용 정훈구 최해룡 신용욱 김정수 김대현△상무대우 김숙진 배혜원 김주연 강남철 조승범 최연재 이형석 이상현 남기돈 주혜빈 안승준 이영표 이찬△전문임원 상무대우 김태형◇CJ대한통운△부사장 대우 최우석 윤상현△상무 정근일 김치홍 이정국 민영학△상무대우 도형준 이병헌 윤재승 강원석 이정현 임채현 한승완◇CJ ENM△상무 박천규 이상무 박현 정명찬△상무 대우 박성재 박상연 이선영 서성호 박현행◇CJ올리브영△상무 대우 서정주◇CJ프레시웨이△상무 대우 김진중 박성진◇해외본사·지역본부△부사장 대우 이동박△상무 안구철 임경일

“제주를 수소산업의 거점으로 키워 한국판 뉴딜을 주도하겠습니다.” 원희룡 제주지사는 8일 서울신문과 가진 인터뷰에서 “제주가 바람으로 전기를 만들고 그 전기로 그린수소를 생산해 수소 생태계의 가능성을 보여 주겠다”면서 “머지않아 제주에서 그린수소만으로 조명, 취사, 냉난방 등 일상생활을 하는 시대가 올 것”이라고 말했다. 이어 원 지사는 “전 세계가 코로나19와 기후위기, 미세먼지와 전쟁을 치르고 있다”면서 “그린수소 실증사업 등을 통해 자연과 인간, 기술이 공존하는 녹색전환을 제주가 선도하겠다”고 강조했다. 제주도는 최근 국내 최초 재생에너지 연계 대규모 그린수소 생산 및 활용 실증과 풍력발전 친환경 연안 지역 기초부지 조성기술개발, 공공 마이데이터 유통 서비스 국가 공모사업을 따내는 등 제주판 뉴딜사업에 시동을 걸었다. 다음은 원 지사와의 일문일답.-그린수소는 일반수소와 다른가. “수소 생산방식으로는 ‘부생수소 활용’, ‘화석연료 개질’, ‘수전해’ 등이 있다. 부생수소는 우리나라에서 대부분 활용하는 방식으로 제철공장 등에서 나오는 수소 혼합가스에서 수소를 분리 활용하는 것이다. 화석연료 개질은 석탄이나 천연가스에서 수소를 추출하는 방식으로 둘 다 온실가스가 발생해 그레이수소라 부른다. 수전해 방식은 물을 전기 분해해 수소를 만드는 방식으로 온실가스인 이산화탄소와 미세먼지 원인물질이 전혀 발생하지 않아 그린수소라 부른다.” -그린수소 실증사업은. “제주의 바람으로 전기를 만들고 그 전기로 물을 분해해 청정수소를 생산하는 것이다. 남는 풍력전기로 그린수소를 생산하고, 그 수소를 안전하게 저장하며 다양하게 활용하는 방안까지 아우르는 국내 첫 실증사업이다. 국가 공모사업에 선정돼 국비 140억원을 확보했고 3년간 220억원을 투자한다. 화석연료와 달리 수소는 에너지로 사용되는 과정에서 오염물질을 배출하지 않는다. 2030년 제주 지역 내연 차량 신규등록 중단 계획에 발맞춰 제주의 모든 버스는 전기차나 수소차로 바꾸겠다. 그린수소를 활용한 국내 1호 수소버스 충전소도 제주에서 실증하게 된다. 수소차를 개발 보급하기 위해 힘쓰는 대기업과도 협력하겠다. 그린수소 연구개발 사업단을 조속히 출범시켜 상용화 방안을 다각도로 모색할 예정이다. 수소에너지만으로 조명, 취사, 냉난방 등 일상생활을 할 수 있는 수소타운을 구축하는 방안도 논의 중이다. 제주가 추진하는 수소생태계가 완성되면 화석연료 없이도 살아갈 수 있게 된다.” -수소 하면 수소폭탄이 먼저 생각나는데 안전한가. “수소라고 다 같은 수소가 아니다. 수소차 등에 사용되는 수소는 경수소이며 수소폭탄에 들어가는 수소는 중수소나 삼중수소로 반응 원리나 개념이 전혀 다르다. 수소폭탄의 구조는 단순히 압축 수소를 연소시키는 정도가 아니다. 태양 안에서 일어나는 것 같은 ‘핵융합’ 반응을 이용하는 것이다. 아직 생소한 에너지원이지만 수소는 산업 전반에 걸쳐 오랫동안 사용돼 온 자원이며 도시가스, LPG, 가솔린보다 상대적 위험도는 오히려 낮다. 외관 확인 위주의 정기검사를 정밀안전진단으로 개편했고 수소충전소 실시간 이중 모니터링 체계도 구축하는 등 정부가 수소충전소 안전 관리를 대폭 강화했다.” -그린수소 실증사업은 어떻게 진행되나. “3㎿급 수전해 시스템 설계·구축 및 실증, 그린수소 600㎏ 저장 및 2㎿h급 배터리 저장 시스템 구축, 그린수소 및 미활용 전기 활용을 위한 실증설비 구축 등이다. 3㎿급이면 수소를 일일 평균 200㎏ 생산할 수 있는 시스템이다. 이들 설비를 구축하면 수소버스 9대를 운영할 수 있고 전기차 30대를 충전할 수 있다. 연간 수소 생산량은 73t으로 버스 2920대 충전량이다. 지난 7월 기준으로 제주 지역의 재생에너지 미활용 전력량은 발전량의 4.8%인 13GWh이다. 이 미활용 전력을 이용하면 그린수소를 연간 210t 생산할 수 있고 이는 버스 8400대 충전량이다.” -재생에너지와 연계한 그린 수소 생산이 필요한 이유는. “전 세계적으로 이슈가 되는 기후위기에 대응하기 위해 제주는 선도적으로 풍력, 태양광 등 재생에너지를 보급하고 있다. 재생에너지는 변동성이 있어 안정적으로 공급하려면 발전용량을 여유 있게 구축해야 해 미활용 전력이 발생한다. 이 전력으로 친환경인 그린수소를 생산, 활용하는 기술을 개발해 공급하자는 것이다. 에너지저장시스템(ESS)이 개발돼 있지만 많은 양의 전력을 저장하려면 넓은 공간이 필요하고 비용도 많이 든다. 수소는 기체 가스이므로 압축할 수 있어 상대적으로 적은 공간에 많은 에너지를 저장할 수 있다. 또 생산된 수소는 수소차 연료, 연료전지 열병합발전, 보일러 등 다양한 형태로 사용할 수 있다.” -생산된 수소는 수소차에만 사용되나. “현재 실증사업을 통해 생산한 수소는 수소차량, 수소버스, 수소드론, 수소선박 등 다양한 운송수단에 공급하게 된다. 향후 수소는 운송뿐만 아니라 LNG 배관에 넣어 천연가스와 혼합해서 사용할 수 있고 가정용 수소연료전지를 통해 난방과 온수 공급 등으로 사용이 가능하다. 생산한 수소가 많을 경우 연료전지발전소에서 전기를 생산할 수 있다.” -제주판 그린뉴딜의 하나인 연안 지역 풍력발전 조성 기술개발 사업은. “연안 지역은 내륙보다 풍력 자원이 우수하고 해상보다 공사 비용 절감과 유지보수 접근성이 쉬워 풍력발전 보급에 새로운 대안으로 제시되고 있다. 하지만 해수면이 풍력발전기 기초보다 높을 경우 접근이 어렵고 태풍 내습 시 큰 파도가 풍력발전기에 영향을 줄 수 있다. 연안 매립 시 사용하는 사석은 환경오염을 발생시켜 이를 해소하는 방안을 검토할 필요가 있다. 풍력발전에 다양한 경험이 있는 제주가 친환경·신기술 공법을 활용해 기존 공법보다 안전하고 경제적이며 친환경적인 기술을 개발하게 된다. 이 사업을 통해 구좌읍 행원리 일대에 국내 최대의 풍력 메카 단지도 조성한다. 2023년 9월까지 2년간 정부출연금 40억원, 민간자본 27억원을 투입해 친환경 기초 부지를 만들고 4.2㎿ 규모의 풍력 발전기를 설치할 계획이다. 풍력발전 실증연구단지에서는 국산 풍력 터빈 실증과 핵심부품 연구도 이뤄진다. 국내에서 풍력 발전 시스템을 개발해 국제 경쟁력을 강화하고 해외로 지출하는 성능 평가 비용을 획기적으로 절약할 수 있다. 또 실증에 따른 수익은 제조사와 마을, 에너지 복지사업에 다시 투입해 선순환 체계가 이뤄진다.” -공공 마이데이터 사업은. “공공 마이데이터 유통 서비스는 성명, 주소, 가구주 등의 주민 정보를 비롯해 재산정보, 납세 현황 등 다수의 기관에서 보유한 행정 정보 중 필요한 항목만을 추출해 하나의 데이터 꾸러미로 만들고 이를 여러 기관에서 원스톱으로 이용 가능하게 제공하는 서비스다. 제주는 통합데이터 관리로 지역 데이터에 대한 자치권을 확보해 스마트 도시 인프라를 구축할 계획이다. 이를 실현하기 위해 행정안전부와 공공 마이데이터 서비스 공동 추진을 위한 업무협약을 체결했다. 이번 협약으로 개인이나 서비스 이용기관이 여러 기관에 데이터를 요청할 필요 없이 마이데이터 사용 신청만으로 여러 다양한 공공 서비스를 받을 길이 열리게 된다. 특히 제주는 민원서식 작성 시 행정이 보유한 데이터를 자동 입력해 주는 등 인공지능 기반 민원서식 작성 도우미 서비스에 마이데이터를 도입해 사용자 편의성을 극대화할 계획이다.” 제주 황경근 기자 kkhwang@seoul.co.kr

국내 연구진이 ‘땅 위의 태양’으로 불리는 핵융합발전장치 내 1억도에 이르는 초고온 플라즈마를 20초간 유지하는데 성공했다. 이는 전 세계 핵융합장치 플라즈마 유지 최장시간이다. 한국핵융합에너지연구원 KSTAR연구센터, 서울대 원자핵공학과, 미국 콜롬비아대 공동연구팀은 핵융합 발전의 핵심조건이자 필수요건인 1억도 초고온 플라즈마를 20초 이상 연속 운전하는데 성공했다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소에서 핵융합연구원으로 독립한 뒤 첫 공개하는 성과이다. 이번 연구결과는 내년 5월 열리는 ‘IAEA 핵융합에너지 컨퍼런스’에서 발표될 예정이다. 태양에서 이뤄지는 핵융합 반응을 지구에서 발전장치로 활용하기 위해서는 KSTAR 같은 핵융합 장치 내부에 연료를 넣고 핵을 구성하는 이온과 전자로 분리된 플라즈마 상태로 만든 후 이온온도를 1억도 이상 초고온으로 만들어야 한다. 일본, 중국, 유럽연합(EU) 등에서 만든 핵융합장치들도 1억도 이상 초고온 플라즈마를 달성하는데는 성공했지만 유지시간이 10초를 넘지 못했다. 초고온 플라즈마를 가둬두는 상전도 장치와 안정적으로 장시간 유지할 수 있는 운전기술 개발이 어렵기 때문이다. KSTAR 연구진은 내부수송장벽 성능을 향상시켜 장시간 플라즈마를 유지하는데 성공한 것이다. 실제로 KSTAR 연구팀은 2018년 플라즈마 이온온도 1억도를 달성하고 지난해는 1억도 초고온 플라즈마 운전기록 8초를 달성한 뒤 이를 두 배 이상 연장했다. KSTAR 최종 운전목표는 2025년까지 1억도 초고온 플라즈마를 300초 연속운전이다. 윤시우 핵융합연구원 KSTAR연구센터장은 “1억도 초고온 플라즈마의 장시간 운전기술은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합 핵심 과제”라며 “이번 KSTAR의 초고온 플라즈마를 20초 유지하는데 성공한 것은 핵융합에너지 실현을 위한 핵융합로 운전 기술 개발에 한 발짝 더 나가게 됐다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양처럼 스스로 빛나는 별이 되기 위해서는 별 중심부 압력과 온도가 수소 핵융합 반응을 유지할 정도로 높아야 한다. 과학자들은 태양 질량의 0.08배 이하인 작은 별은 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지할 수 없다고 본다. 하지만 그렇다고 해서 핵융합 반응이 전혀 일어나지 않는 것은 아니다. 중수소처럼 무거운 원소에 의한 미약한 핵융합 반응이 일어날 수 있기 때문이다. 이렇게 별에 비하면 너무 어둡지만, 그렇다고 완전히 스스로 내는 에너지가 없는 것도 아닌 애매한 천체를 갈색왜성(brown dwarf)이라고 부른다. 질량이 부족해 별이 되지 못한 가스 천체이기 때문에 흔히 '실패한 별'로 불리기도 한다. 갈색왜성은 목성 질량의 13~80배 사이의 천체로 우주에 매우 흔하지만, 차갑고 어둡기 때문에 그 가운데 극히 일부만 망원경으로 관측이 가능하다. 네덜란드 아스트론(ASTRON) 연구소와 미국 하와이 대학 천문학자들은 적외선 망원경으로도 찾기 힘든 갈색왜성을 사상 최초로 전파 망원경을 통해 관측하는 데 성공했다. 이들이 사용한 전파 망원경인 로파(Low-Frequency Array, LOFAR)는 네덜란드를 중심으로 유럽 대륙 1000㎞에 펼쳐져 있는 2만 개 이상의 안테나를 연결해 만든 거대 전파 망원경이다. 로파는 매우 미세한 전파까지 관측할 수 있지만 수백 광년 떨어진 갈색왜성이 방출하는 전파를 관측하는 것은 완전히 새로운 시도였다.연구팀은 갈색왜성이 목성보다 더 강력한 자기장을 지니고 있을 것으로 예측했다. 그리고 강력한 자기장을 지닌 갈색왜성에서 나오는 전파에 맞는 관측 결과를 로파 데이터에서 검색했다. 그 결과 지구에서 212광년 떨어진 위치에서 갈색왜성으로 의심되는 천체인 'BDR J1750+3809'를 찾는 데 성공했다. 연구팀은 144MHz 영역에서 이 천체를 찾은 후 지상의 망원경으로 다시 확인해 실제로 갈색왜성이라는 것을 증명했다. 연구팀은 이 갈색왜성에 북유럽 신화의 주인공인 엘레가스트(Elegast)라는 별명을 붙였다. 과학자들은 태양계 인근에 수많은 갈색왜성이 숨어 있다고 보고 있다. 또 갈색왜성보다 조금 작지만 역시 강력한 자기장을 지닌 떠돌이 가스 행성도 여러 개 존재할 수 있다. 이번 연구는 전파 망원경을 통해 이들의 존재를 확인할 수 있는 길을 열었다는 점에서 주목할 만한 성과다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

꿈의 에너지로 주목받는 ‘인공태양 프로젝트’가 울산에서 추진된다. 송철호 울산시장은 10일 시청 상황실에서 고자장 자석 연구개발 인프라 구축 등 구체적인 사업을 발표했다. 송 시장은 “울산은 수소 규제 자유 특구, 원자력 및 원전 해체 에너지산업 융·복합단지 지정 등으로 인공태양 프로젝트 기반이 이미 조성돼 있다”며 “한국형 인공태양 상용화 조기 추진을 이끌겠다”고 말했다. 울산시에 따르면 인공태양은 핵융합 기술을 활용한 대규모 친환경 신재생 에너지다. 방사능과 탄소 배출이 거의 없고 에너지 효율이 매우 높아 세계 미래 산업시장을 주도할 에너지로 주목받고 있다. 이에 따라 울산시는 초전도 고자장 자석 기술을 적용한 인공태양 에너지 개발사업을 선제적으로 펼칠 계획이다. 시는 울산과학기술원(UNIST), 현대중공업과 고자장 자석 연구 인프라 구축을 공동으로 추진하고 있다. 앞으로 고자장 자석 연구소 설립 타당성 분석 및 기본계획 수립, 고자장 자석 연구소 유치, 미래에너지기술센터 설립, 인공태양 PRE-실증로 핵심기술 개발, 인공태양 실증로 개발 등을 추진한다. 울산과기원을 주축으로 초전도 자석 원천기술 확보와 응용기술 활용 연구가 진행되고 있다. 현대중공업은 국제핵융합실험로(ITER) 진공 용기(토카막) 제작에 참여한 기술력과 경험을 바탕으로 인공태양 기술 조기 상용화를 위한 전문인력을 지원하고 있다. 이용훈 울산과기원 총장은 “지역의 우월한 산업·연구 역량을 활용한 산·학·연 협력 모범 사례”라고 평가했다. 한영석 현대중공업 대표이사는 “인류 미래에 기여하는 기업 자세로 세계 최고 핵융합로 건설 기술을 고자장 자석 연구개발 기반 구축에 적극적으로 활용하겠다”고 강조했다. 고자장 자석 연구개발 기반 구축에는 서울대, 경북대, 단국대, 한국핵융합에너지연구원, 핵융합 전문기업 등도 함께 참여하고 있다. 또 울산시·울산과기원·현대중공업은 이날 시청에서 원활한 사업 추진을 위한 업무협약을 체결했다. 고자장 자석 연구개발 기반 구축 타당성 조사 착수보고회도 함께 열렸다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

존재하는 모든 것에는 종말이 있다. 태양도 예외는 아니다. 약 46억 년 전에 태어난 태양은 별의 일생으로 치자면 그 중간 지점에 와 있다. 태양은 앞으로 약 50억 년 정도 지금과 같은 모습으로 활동할 것으로 보인다. 이것은 태양에 남아 있는 수소의 양으로 계산한 결과다. 태양이 종말을 맞는다면 과연 지구와 태양계는 살아남을 수 있을까? 이에 관해 미국의 천체물리학자 폴 M. 서터가 우주 전문 사이트 스페이스닷컴(Space.com)에 29일 흥미로운 칼럼을 게재했는데, 이를 약간 가공하여 소개한다. 우리 태양의 죽음은 먼 미래의 일이다. 그러나 별 역시 인간처럼 생로병사의 길을 걷는 존재인 만큼 언젠가는 일어날 일이다. 그러면 우리 태양계는 어떻게 될까? 문제는 태양의 죽음 이전부터 시작된다. 우리가 가장 먼저 직면해야 하는 것은 노년의 태양 자체다. 수소 융합이 태양 내부에서 계속됨에 따라 그 반응의 결과인 헬륨이 중심부에 축적된다. 폐기물이 주위에 쌓이면 태양의 수소핵 융합이 더 어려워진다. 그러나 아래로 내리누르는 태양 대기의 압력은 여전하므로 균형을 유지하기 위해 태양은 핵융합 반응 온도를 더욱 높여야 하며, 이러한 상황이 아이러니하게도 태양 중심부를 더욱 가열시킨다. 이는 태양이 늙어감에 따라 더욱 뜨겁고 밝은 별로 진화한다는 뜻이다. 수억 년 동안 번창하다가 6600만 년 전에 멸종한 공룡은 오늘날 우리가 보는 것보다 더 어두운 태양 아래 살았을 것이다.어쨌든 태양은 10억 년마다 밝기가 10%씩 증가하는데, 이는 곧 지구가 그만큼 더 많은 열을 받는다는 것을 뜻한다. 따라서 10억 년 후이면 극지의 빙관이 사라지고, 바닷물은 증발하기 시작하기 시작하여, 다시 10억 년이 지나면 완전히 바닥을 드러낼 것이다. 지표를 떠난 물이 대기 중에 수증기 상태로 있으면서 강력한 온실가스 역할을 함에 따라 지구의 온도는 급속이 올라가고, 바다는 더욱 빨리 증발되는 악순환의 고리를 만들게 된다. 그리하여 마침내 지표에는 물이 자취를 감추고 지구는 숯덩이처럼 그을어진다. 35억 년 뒤 지구는 이산화탄소 대기에 갇힌 금성 같은 염열지옥이 될 것이다. 수소 융합의 마지막 단계에서 태양은 부풀어오르기 시작해 이윽고 적색거성으로 진화할 것이며, 그때쯤이면 수성과 금성은 확실히 태양에 잡아먹힐 것이다. 그렇다면 지구의 운명은 어떻게 될까? 그것은 태양이 얼마나 팽창할 것인가에 달려 있다. 만약 태양이 지구 궤도까지 팽창해 뜨거운 태양 대기가 지구를 덮친다면 지구는 하루 안에 녹고 말 것이다. 만약 태양의 팽창이 금성 궤도쯤에서 멈춘다 하더라도 지구는 온전할 수가 없다. 태양에서 방출되는 고에너지는 지구 암석을 증발시킬 만큼 강력하므로, 지구는 밀도가 높은 철핵만 남게 될 것이다. 외부 행성들이라 해도 이 재앙을 피해가기는 어렵다. 태양의 증가된 복사는 얼음알갱이들로 이루어진 토성의 고리를 파괴할 것이며, 목성의 유로파, 엔셀라두스 등의 위성들도 얼음 표층을 잃을 것이다. 증가된 복사열이 외부 행성들을 덮칠 때 가장 먼저 일어나는 사건은 지구 대기만큼이나 연약한 외부 행성 대기를 남김없이 벗겨버리는 것이다. 그러나 태양이 계속 팽창하면 태양 대기의 바깥 갈래들 중 일부는 중력 깔때기를 통해 거대 외부 행성으로 돌입할 수 있으며, 그에 따라 외부 행성들은 이전보다 훨씬 더 큰 덩치의 행성으로 변할 것이다. 그러나 태양은 아직 진정한 종말을 맞은 것은 아니다. 최종 단계에서 태양은 반복적으로 팽창-수축을 거듭하여 수백만 년 동안 맥동 상태를 이어갈 것이다. 중력적인 측면에서 본다면 이는 안정적인 상황이 아니다. 격동하는 태양은 외부 행성을 이상한 방향으로 밀고 당기기를 계속하다가 치명적인 포옹으로 끌어들이거나 아니면 태양계에서 완전히 축출해버릴 것이다. 그러나 나쁜 일만 있는 것은 아니다. 우리 태양계의 가장 바깥쪽 부분은 수억 년 동안 지금의 지구처럼 따뜻한 곳이 된다. 적색거성으로 진화한 태양에서 쏟아지는 열과 복사량이 많아짐에 따라 태양계에서 거주 가능 구역(물이 액체로 존재할 수 있는 별 주변 지역)이 바깥쪽으로 이동하게 된 것이다. 위에서 보았듯이, 처음에는 외부 행성의 위성들이 얼음 껍질을 잃어버리면 일시적으로 표면에 액체 바다가 형성될 수 있다. 또한 명왕성을 비롯한 왜소행성들과 카이퍼 벨트의 천체들도 결국 얼음을 잃게 될 것이다. 가장 큰 변화는 이 모든 것들이 뭉쳐져 멀리서 적색거성 태양의 둘레를 도는 미니 지구가 될 것이란 점이다.78억 년 뒤 태양은 초거성이 되고 계속 팽창하다가 이윽고 외층을 우주공간으로 날려버리고는 행성상 성운이 된다. 거대한 먼지고리는 명왕성 궤도에까지 이를 것이다. 어쩌면 그 고리 속에는 잠시 지구에서 문명을 일구었던 인류의 흔적이 조금 섞여 있을지도 모른다. 한편, 외층이 탈출한 뒤 극도로 뜨거운 중심핵이 남는다. 이 중심핵의 크기는 지구와 거의 비슷하지만, 질량은 태양의 절반이나 될 것이다. 이것이 수십억 년에 걸쳐 어두워지면서 고밀도의 백색왜성이 되어 홀로 태양계에 남겨지게 될 것이다. 이 백색왜성은 처음에는 엄청나게 뜨거워서 우리가 알고있는 생명체에 잔인한 피해를 줄 수있는 X선 방사선을 발산한다. 그러나 차츰 냉각되어 10억 년 이내에 안정된 온도에까지 떨어지고, 수조에서 수십조 년까지 존재할 것이다. 백색왜성 주변에는 새로운 거주 가능 구역이 형성되겠지만, 낮은 온도로 인해 수성 궤도보다 훨씬 가까운 거리가 될 것이다. 그 거리는 행성이 모항성의 기조력에 극히 취약한 범위 내인 만큼 백색왜성의 중력이 행성을 찢어버릴 수도 있다. 이상이 태양의 종말 이후 우리가 얻을 수 있는 최선의 예측이다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com