2011년 동일본 대지진으로 인한 후쿠시마 원전사고 이후 전 세계적으로 원자력발전의 안전에 대한 경각심이 계속 높아지고 있다. 이 때문에 한국처럼 탈원전을 목표로 원전숫자를 점차 줄여가는 나라들도 많아지고 있다.또 많은 나라들이 현재 있는 원전을 안전하게 작동시키기 위한 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 이런 가운데 원전 기술에 대해서는 세계 최고라는 평가를 받고 있는 프랑스가 한국 연구진이 개발한 원자로 안전 프로그램을 수입하기로 결정해 주목받고 있다. 한국원자력연구원은 미래형 원자로의 설계 건전성을 평가하는 프로그램 ‘HITEP_RCC-MRx’ 개발을 완료하고 프랑스 원자력청(CEA)과 사용권 협약을 체결했다고 6일 밝혔다. 설계 건전성 평가는 원전이 지어졌을 때 문제가 생길 가능성을 사전에 점검해 차단하는 기술이다.연구원 이형연 박사와 서울과학기술대가 공동으로 개발한 이 프로그램은 소듐냉각고속로(SFR), 초고온가스로(VHTR) 등 미래형 원자로 뿐만 아니라 국제핵융합실험로(ITER)의 압력용기와 열교환기, 배관계통의 설계 완전성을 평가하는데 사용된다. 특히 500도 이상의 고온에서 가동되는 원자로와 기기의 구조 안전성과 건전성을 평가하는데 유용한 것으로 알려졌다. 기존에는 설계 건전성을 평가할 때 설계자가 직접 계산하거나 비전문 프로그램을 사용해 설계자에 따라 계산이 달라지거나 오차값이 발생하는 경우가 간혹 있었다. 이번 프로그램은 국제 기준에 맞춰 자동계산하도록 돼 있기 때문에 설계 평가 시간도 5분의 1으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 웹기반 프로그램이기 때문에 스마트폰에서도 작동이 가능해 언제 어디서든지 간편하게 사용할 수 있다. 이형연 박사는 “미래형 원자로 설계 평가기술을 선도하고 있는 프랑스에 우리 평가 프로그램을 역수출 했다는 것은 그만큼 한국의 원자력 기술이 발전했다는 것을 방증하는 사례”라고 말했다. 이번 협약을 통해 연구원은 CEA로부터 2년 동안 4만 유로(약 5300만원)의 사용료를 받게 된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양에서 방출된 대전입자, 즉 플라즈마 일부가 지구 자기장에 이끌려 공기 분자와 반응해 영롱한 빛을 보이는 극지의 오로라는 한 번 보면 그 아름다움에 빠져들게 된다고 한다.오로라 중 어둡게 보이는 부분을 블랙 오로라라고 하는데 이 부분은 강한 전기장을 띄고 있어 통신위성에 기능장애를 일으키기도 하지만 정확한 발생원리나 메커니즘이 밝혀지지 않았다. 국내 연구진이 오로라 현상이 태양의 플라즈마 때문이라는 점에 착안해 핵융합장치에서 발생하는 플라즈마 현상을 분석하는 방법으로 비밀을 풀어내 주목받고 있다. 한국기초과학지원연구원 부설 국가핵융합연구소의 이관철 KSTAR연구센터 책임연구원이 오로라 같이 지구 이온층에서 발생하는 전기장 원리를 규명하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 물리학 분야 국제학술지 ‘플라즈마 물리학’ 15일자에 실렸다.이 박사는 오로라에서 발생하는 강한 전기장 원리가 핵융합장치에서 만들어진 초고온 플라즈마에서 나타나는 전기장 발생현상과 동일하다는 것을 알게됐다. 이 박사는 핵융합 플라즈마에서 이온의 움직임을 계산하는 ‘자이로중심이동분석법’을 이용해 블랙오로라 분석했다. 그 결과 블랙오로라에서 발생하는 강한 자기장도 핵융합 플라즈마가 만들어질 때처럼 이온과 중성입자의 상호작용에 의한 현상이라는 것을 처음으로 밝혀냈다.특히 물리학계에서는 이번 연구결과가 플라즈마 물리학의 기본 원리인 ‘준중성’ 이론에도 새로운 시각을 제시해준다는데 주목하고 있다. 준중성은 이온과 전자로 이뤄진 플라즈마는 내부에 전기장이 발생해도 아주 작은 영역에서만 영향을 미칠 뿐 플라즈마 전체로는 평형을 이루고 있다는 원리다. 그러나 이번 블랙오로라의 전기장 현상은 이 원리가 일치하지 않는 결과를 보여 준중성 원리에 대한 새로운 연구가 필요하다는 것을 보여주고 있기 때문이다. 이관철 박사는 “인공태양으로 불리는 핵융합 장치에서 만드는 초고온 플라즈마도 우주에서 나타나는 플라즈마아 유사한 형태로 움직이기 때문에 핵융합플라즈마 연구과정에서 나온 결과를 오로라 같은 자연현상에서 발생하는 물리현상에도 적용할 수 있을 것이라 생각했다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영원할 것 같이 보이는 태양 역시 정해진 수명이 있다. 비록 인간과는 비교할 수 없을 만큼 오랜 세월을 살지만, 태어난 지 100억 년이 지난 후에는 적색거성 단계를 거쳐 가스를 대부분 잃고 생을 마감하게 된다. 이후 남은 가스는 행성상 성운이라는 아름다운 가스 성운이 되고 중심에 남은 잔해는 모여 백색왜성을 이룬다. 물론 이 과정은 인간의 수명보다 훨씬 긴 시간 동안 발생하므로 어떤 천문학자도 한 번에 이 변화를 관측할 수 없다. 하지만 각 단계에 있는 별을 관측해서 그 과정을 재구성할 수 있다. 특히 지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 적색거성이나 백색왜성은 중요한 관측 목표가 된다. 스웨덴 칼머스 대학의 천문학자들은 강력한 전파 망원경인 ALMA를 이용해 지구에서 320광년 떨어진 적색거성인 바다뱀자리 W(W Hydrae) 별을 관측했다. 이 별은 태양과 비슷한 질량을 지니고 있지만, 이제는 수명이 다해 거대하게 부풀어 오른 적색거성이 됐다. 그 지름은 태양보다 수백 배 이상 커져서 그 내부에 지구 공전 궤도가 들어갈 수 있을 정도다. 하지만 이렇게 크기가 커졌다고 해도 별의 표면을 직접 관측하는 일은 매우 어렵다. 천문학자들은 ALMA의 강력한 성능을 이용해서 바다뱀자리 W 표면의 모습을 직접 확인했다. 비록 해상도가 매우 높지는 않지만, 표면 온도와 물질 분포가 균일하지 않고 주변으로 가스를 잃고 있다는 사실은 분명하게 확인할 수 있었다. 태양 역시 적색거성 단계에 이르면 주변으로 가스를 배출하면서 많은 질량을 잃고 마침내 중심부에 핵연료가 떨어지면 핵융합 반응이 멈추면서 생을 마감하게 될 것이다. 물론 이 과정은 50억 년 정도의 시간이 필요하므로 우리가 직접 볼 순 없지만, 바다뱀자리 W 같은 별을 관측해 그 과정을 예측할 수 있다. 그런데 별의 최후는 역설적으로 새로운 별의 탄생이라는 관점에서 중요하다. 죽어가는 별이 내뿜는 가스는 다시 뭉쳐서 새로운 세대의 별이 되기 때문이다. 그리고 이 가스에는 핵융합 반응의 결과물인 질소나 탄소 같은 더 무거운 원소가 풍부해 지구 같은 행성을 만들 수 있는 원료가 된다. 물론 우리 태양과 지구 역시 이전 세대 별이 남긴 잔해에서 태어났다. 별의 죽음은 끝이 아니라 새로운 별과 생명의 탄생을 의미한다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

북한의 핵·미사일 위기가 상시화했다. 미국의 전략·전술핵 등 확장억지력 제공은 생존에 필수품이다. 어제 미 상원에서 7000억 달러의 국방수권법 수정안이 통과됐다. 한국과 일본에 제공하는 확장억지력 강화를 트럼프 행정부에 요구하는 내용도 있다. 북한 도발에 대응하는 미국의 핵·재래식 억지력 보장을 확약받는 것은 문재인 정부의 과제이다. 하지만 미국이 핵우산을 거두거나 확장억지력 전개가 순탄치 않을 때 어떻게 해야 하나.1차 북핵 위기로 영변 핵 시설에 대한 미국의 폭격 가능성이 거론되던 1994년, 일본 정부의 움직임이 흥미롭다. 당시 하타 정부의 관방장관 구마가이 히로시가 일본 언론의 인터뷰에 응했다. 일본 열도의 위험을 감지한 구마가이는 군수 기업의 민간인 간부를 부른다. 그에게 던진 질문은 “시간을 얼마나 주면 원자폭탄을 만들 수 있나”이다. 일본의 비핵 3원칙(핵무기를 가지지 않고, 만들지 않고, 들이지 않는다)을 고수할 의무는 정부, 민간 모두에 있다. 두 명 모두 머쓱한 상태였다. 상대는 10분간 버티다 침묵에 못 이겨 손가락 3개를 들어 보인다. 그 신호를 3년이라 해석한 구마가이가 실망하고 비명을 지르자 이 민간인은 “3개월”이라고 말한다. 우리 핵 실력은 어느 정도일까. 핵 개발에는 한·미원자력협정 파기, 국제원자력기구(IAEA), 핵확산금지조약(NPT) 탈퇴라는 산 넘어 산이 있다. 국제사회의 제재를 견딜 체력도 없다. 그렇지만 대통령이 지시를 내린다면 “6개월에 만들 수 있다”는 게 서균렬 서울대 원자핵공학과 교수의 말이다. 그의 설명에 따르면 핵무기 원료가 되는 플루토늄을 추출한 적 없는 우리가 무기화에 필요한 양을 얻으려면 3개월이 걸린다. 실험에 필요한 고폭장치 제작과 조립, 슈퍼 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션을 포함하면 6개월이다. 삼성전자, 한국화약과 국방과학연구원 등 12개 기관이 힘을 합치고 1조원을 들이면 가능하다고 한다. 일본의 핵개발 능력은 13년 전 ‘3개월’에 머물러 있을까. 서 교수는 “손가락 3개인 것에는 변함이 없다”고 한다. 다만 “3개월이 아니라 3일이면 된다”는 게 서 교수의 판단이다. 도쿄대와 도쿄공업대 등 원자력 분야의 핵융합 기술 축적으로 총리가 사인만 하면 핵실험 없이 무기를 생산하는 것은 식은 죽 먹기라고 한다. 한국과 일본의 핵무장은 중국이 겁내는 최악의 시나리오다. 주미 중국대사가 비슷한 발언을 했다. 우리는 전술핵 재배치 논의마저 대통령이 봉쇄했다. 하지만 세상 일은 알 수 없다. 플랜 B를 짜두는 건, 국민을 지킬 정부의 책무다.

이분법적 사고는 사전적으로 ‘여러 가지 가능성이 있음에도 두 가지의 가능성에 한정해 사고하는 오류’를 말한다. 모든 문제를 흑과 백, 선과 악, 좌와 우, 득과 실과 같이 양 극단으로만 구분하고 중립적인 것을 인정하지 아니하려는 편중된 사고방식이나 논리로, 채택되지 않은 다른 쪽이 입을 피해 또는 거기에 담겨 있을 수 있는 이점들을 간과하는 결과를 초래할 수 있다. 정부의 정책에서도 복잡다기한 현장 여건을 반영하지 못한 이분법적 사고는 종종 돌이킬 수 없는 정책 실패로 귀결되곤 한다. 우리 사회가 발전 초기 단계일 때는 한쪽 논리가 월등히 우월할 수 있지만 성장 또는 성숙 단계에 접어든 뒤에는 어느 한쪽의 논리가 일방적으로 타당하기보다는 양쪽 모두 나름의 타당성을 갖는다. 한쪽의 논리만을 고집하기보다 대화와 타협을 통해 양쪽에서 좋은 점을 취하는 것이 바람직한 이유일 것이다. 우리가 당면하고 있는 고질적인 문제인 각종 갈등의 뿌리에도 이분법적 사고가 자리 잡고 있다. 이념, 세대, 성, 종교, 인종 등 서로의 다름을 인정하기보다 나는 옳고 너는 틀리다는 식의 이분법적 사고로 인한 갈등이 점점 더 심각해지고 있다. 서로 조금씩 양보하고 서로의 입장을 이해하려는 역지사지(易地思之)의 노력을 기울이는 가운데 간격을 좁혀 나가기는커녕 점점 넓어지고 있는 것 같아 실로 걱정이 아닐 수 없다. 한두 가지 예를 더 보자. 정치권을 보면 우리는 종종 선진국에서 주요 이슈에 대해 여야 없이 초당적으로 협력하는 가운데 국민의 박수를 받는 모습을 본다. 비록 선거 과정에서는 한 표라도 더 얻기 위해 프레임을 장악하고 진영 논리에 따라 치열하게 싸울 수밖에 없다 해도 선거 후에는 국가 발전을 위해 함께 힘을 모아 나가는 멋진 모습이 멋지고 부럽다. 상대방의 실수가 우리 측의 기쁨이 되는 일이 국가 발전에 심각한 지장을 초래하는 일보다 더 중요할 수는 없을 것이다. 요즘 뜨거운 감자가 되고 있는 원자력 문제만 해도 그렇다. 과학기술이 쓰나미처럼 빠른 속도로 발전하면서 다양한 에너지원(原)으로 구성된 에너지 믹스를 만들어 나갈 것이다. 국내외 전문기관의 예측에 따르면 2040년대에는 핵융합 발전, 대기권에 설치되는 고효율 태양열 발전, 원자력, 바이오 등 다양한 형태의 에너지 기술이 계속 발전할 것으로 전망되고 있다. 결국 앞으로 20~30년 후에는 자연스럽게 이런 신재생에너지들이 지금의 화석연료와 일부 원자력의 자리를 차지할 것이다. 정부 정책 역시 신재생에너지 기술의 발전에 따라 단계적으로 에너지 믹스의 구성 비율을 변화시켜 나가겠다는 뜻으로 이해된다. 그렇다면 논란의 중심에 있는 탈원전이라는 이분법적 표현보다는 신재생에너지 기술 발전에 따라 에너지 믹스의 비율을 적절하게 조절해 나간다는 표현이 훨씬 정확할 것이다. 과학기술 분야에서도 때로 이분법적 사고가 발목을 잡는다. 종종 기초분야 전문가 모임에 가면 ‘기초연구가(만) 중요하고 기초연구 투자를 늘려야 한다’고 목소리를 높인다. 그런가 하면 다른 쪽 모임에서는 ‘갈 길이 먼데 한가하게 무슨 기초연구 타령이냐’, ‘일자리와 먹거리를 위한 개발·실용화 연구에 중점을 두어야 한다’고 주장한다. 아마도 이들 모두 미래의 씨앗인 기초연구도 중요하고 치열한 국제 경쟁의 속도전이 전개되고 있는 분야에서는 응용·개발 및 실용화도 중요하다는 것을 모를 리 없을 것이다. 관련 부처 또는 기술 분야 간에도 비슷한 일이 빈발한다. 우리 부처 사업이 중요하고 우리 분야 연구가 더 중요하다는 주장 끝에 가끔은 목소리 큰 사람이 이기는 경우도 목격된다. 그뿐 아니다. 대형 투자가 소요되는 연구 사업이 해가 바뀌고 사람이 바뀌면서 부침을 겪기도 한다. 당연히 투자 소요가 큰 분야이기에 처음 결정은 최대한 신중히 하되 수행 과정에서는 흔들림 없이 안정적으로 지원함으로써 세계적인 우수 연구성과 창출에 몰입할 수 있도록 지원해야 할 것이다. 국가 연구비 20조원 시대를 맞아 과학기술정보통신부 안에 새롭게 발족한 과학기술혁신본부의 역할이 중요한 이유이기도 하다.

현재 지구촌 천문학자들이 가장 주목하고 있는 별은 겨울의 대표적인 별자리인 오리온자리의 알파별 베텔게우스다. 적색 초거성인 베텔게우스는 엄청난 덩치로 인해 채 태어난 지 1000만 년도 안되어 별의 종말, 곧 초신성 폭발을 눈앞에 두고 있기 때문이다. 임종이 가까운 베텔게우스는 현재 무섭게 팽창하고 있는데, 질량은 태양의 12배에 지나지 않지만, 지름은 태양의 900배나 되어 무려 13억㎞에 달한다. 이는 곧 태양에서 지구까지 거리의 9배에 가까운 크기다. 이것이 얼마만한 크기일까? 시속 900㎞의 비행기로 지구를 한 바퀴 도는 데는 2일이면 족하다. 그러나 이 별 둘레를 한 바퀴 돌려면 무려 518년이 걸린다. 만약 베텔게우스를 태양 자리에다 갖다놓는다면 수성, 금성, 지구, 화성은 확실히 베텔게우스에 먹혀 사라지고, 적색거성의 표면은 목성 궤도에 육박할 것이다. 과학자들에 따르면, 이 초거성 베텔게우스가 수명이 다해 조만간 초신성으로 폭발하는 광경이 지구에서 최소한 1~2주간 관측될 가능성이 있는 것으로 예상됐다. 천문학적으로 조만간이라면 며칠도 될 수 있고, 수천 년, 수만 년도 될 수 있지만 말이다. 베텔게우스는 지구로부터 640광년이나 떨어져 있다. 그러니까 지금 내가 보고 있는 베텔게우스의 붉은 별빛은 이성계가 위화도에서 고려 군사를 되돌릴 때 그 별에서 출발한 빛인 셈이다. 사진에서 보이는 베텔게우스의 확장된 가스층은 그 지름이 약 600억㎞로, 태양-지구 간 거리의 400배에 달한다. 그런데 이 베텔게우스가 과거에 태양 크기의 동반성을 잡아먹었다는 연구결과가 얼마 전 발표되어 다시 한 번 사람들의 이목을 끌고 있다. 일반적으로 이런 초거성은 각운동량 보존법칙에 따라 덩치가 큰 만큼 자전속도가 느리다. 피겨 스케이트 선수가 회전할 때 팔을 오므리면 속도가 더 빨라지는 것과 같은 이치다. 그런데 베텔게우스는 예외다. 이 초거성은 시속 5만 3900㎞라는 폭풍 같은 속도로 회전하고 있다. 이는 보통 별들이 자전속도보다 150배나 빠른 속도다. 이처럼 비정상적으로 빠른 베텔게우스의 자전속도는 무엇으로부터 나왔나 하는 의문에 대해 과학자들은 10만 년 전 베텔게우스가 태양 질량만한 그의 동반성을 잡아먹은 것이 그 답이라는 컴퓨터 모델을 도출해냈다. 두 별의 합병 결과 동반성의 궤도 운동이 베텔게우스에게 그대로 전달되었다는 것이다. 그것이 곧 베텔게우스의 폭풍 같은 자전속도로 이어졌다는 것이 연구자들의 설명이다. 한 별이 다른 별을 집어삼키면 일종의 우주 트림 현상을 보이는데, 초속 3만 6000㎞에 달하는 물질 구름을 우주공간으로 내뿜는다. 베텔게우스가 뿜어낸 물질 구름이 별을 껍질처럼 둘러싸고 있는 것이 발견되었는데, 이는 베텔게우스가 과거에 모종의 격변을 겪었음을 말해주는 증거로 보고 있다. 우리 태양 같은 별은 보통 약 100억 년을 살지만, 이런 덩치 큰 별들은 강한 중력으로 인해 급격한 핵융합이 일어나므로 연료 소모가 빨라 얼마 살지 못한다. 베텔게우스는 아직 1천만 년이 채 안되었는데도 임종의 증세를 보이고 있는 것이다. 이 별이 초신성으로 폭발한다면 어떤 현상이 벌어질까? 일단 지구 행성에서 약 2주간 밤이 없어질 것이라 한다. 지구가 형성된 이후 가장 밝은 빛으로 기록될 수 있을 정도일 것으로 예상된다. 문제는 베텔게우스의 정확한 폭발시점으로, 호주의 사우스퀸즐랜드대 브래드 카터 교수는 향후 100만 년 이내에 언제라도 가능하지만, 내년이 오기 전에 일어날 가능성이 있다고 말했다. 어쩌면 벌써 터졌을 수도 있다. 그래 봤자 우리는 640년 후에나 알 수 있을 테니까 말이다. 통계적으로 한 은하에서 100년에 2, 3차례 초신성 폭발이 일어나지만, 우리 은하에서는 지난 17세기 한 세대 간격으로 터진 튀코 초신성과 케플러 초신성 이후 400년 동안 초신성 폭발이 없었다. 그래서 천문학자들은 초신성은 위대한 천문학자가 있는 시대에만 터진다는 우스갯소리를 하곤 한다. 과연 우리 세대에 베텔게우스가 폭발하는 장엄한 광경을 볼 수 있을 것인가, 천문학자와 별지기들은 목 빼고 기다리고 있는 중이다. 이번 겨울 오리온자리를 사수하자. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

인류 역사를 들여다보면 부족 간의 작은 분쟁부터 세계 전쟁까지 크고 작은 분쟁이 많이 등장한다. 당연히 과학은 군사와 밀접한 관계를 가져왔고 수학도 예외는 아니다. 기원전 3세기에 알렉산드리아와 시라쿠사에서 활동했던 아르키메데스는 아테네 시대의 추상적이고 철학적인 전통에서 벗어나 반사경을 이용해 적의 군함을 불태웠고 돌을 날리는 기계를 발명했다.스코틀랜드의 마지막 여왕인 메리 여왕은 영국 왕위 경쟁자였던 엘리자베스 여왕에 의해 구금된 상태에서 결국은 반란 모의 혐의로 처형된 비극적인 사람이다. 그를 지지하며 세력을 규합하던 배빙턴과 암호화된 서신을 교환했는데, 이걸 엘리자베스 여왕 측에서 입수하고 해독에 성공하면서 벌어진 일이다. 암호론은 수학의 한 분야로 여겨지는데, 2차 세계대전 중에 앨런 튜링이 독일군의 에니그마 암호를 풀어서 전쟁의 향방을 바꾼 예가 자주 언급된다. 아인슈타인은 시공간을 다루는 특수상대성이론을 제안했는데, 이 이론의 유명한 결과물인 E=mc2는 질량이 에너지로 바뀔 수 있다는 뜻이다. 인류 문명을 영원히 비가역적으로 바꾸어 놓은 방정식이다. 무거운 원자핵에 큰 충격을 주면 가벼운 원자핵들로 갈라지는 핵분열 과정에서 일부 질량이 사라진다. 그러니까 무게 100인 원자핵이 무게 49짜리 두 개로 갈라지면서 사라진 무게 2가 무시무시한 에너지로 바뀌어 나온다. 반대로 가벼운 두 원자핵이 고온에서 합쳐져서 무거운 원자핵이 되는 핵융합에서도 사라진 일부 질량이 에너지로 바뀌어 나온다. 핵융합을 위해 필요한 엄청난 고온과 고압을 만들기 위해 핵분열 폭탄을 먼저 터트리는 방식을 쓰는데, 그래서 핵융합 무기를 열원자핵 무기라고 부른다. 수소폭탄이다. 인류 최초의 핵분열탄을 만들어 낸 맨해튼 프로젝트의 책임자는 물리학자 오펜하이머였고, 그 팀에는 물리학자 에드워드 텔러와 수학자 폰 노이만도 있었다. 세 사람은 개발 과정에서 상당히 다른 면모를 보였고 대량파괴 무기가 현실화된 이후의 행보도 매우 다르다. 문학적 재능을 보인 오펜하이머는 고전에 심취했고 산스크리트어 원어로 힌두 경전 바가바드기타를 읽고 암송하는 수준이었다. 인류의 첫 핵실험을 보고 나서 과학자의 사회적 책임에 관해 깊은 번민에 사로잡혔고, 전쟁 후에 반전 평화운동에 참여했지만 평탄치 않은 여생을 보냈으며 비극적인 가족사가 알려지기도 했다. 텔러와 가까웠던 노벨상 수상자 페르미는 맨해튼 프로젝트가 시작되기도 전에 ‘핵분열에 의해 유도되는 핵융합’ 개념을 제안했다. 여기에 몰두한 텔러 탓에 오늘날 사용되는 수소폭탄은 모두 텔러울람 설계의 변형으로 불린다. 1952년에 처음 실험에 성공한 수소폭탄은 액체 중수소 연료를 사용하는 바람에 무게가 70톤이 넘었고 TNT 1000만톤이 넘는, 즉 나가사키 원폭의 450배 이상의 파괴력을 보였다. 비행기나 미사일에 탑재하기 위해서는 경량화가 필수인데, 1960년대 고체 연료를 사용한 모델은 0.3톤 정도로 소형화됐다. 노이만은 수학의 전 분야에서 성취를 보인 천재 중의 천재였다. 맨해튼 프로젝트 및 수소폭탄 개발 과정에서 수학적 모델링을 맡았고, 컴퓨터를 개발해 복잡한 계산도 해냈다. 나치의 유대인 핍박을 경험한 탓에 전쟁 억지력의 필요에 공감했기 때문이지만, 같은 처지에서 평화운동에 뛰어들었던 아인슈타인과 대비된다. 줄기세포와 관련한 윤리 논쟁이나 독자적 판단 능력을 갖춘 인공지능에 대한 우려에서도 보듯이 과학의 가치중립성과 양면성 문제는 여전히 숙제로 남아 있다.

9월의 첫 일요일 김정은은 이른 아침 땅콩형의 수소탄을 공개했다. 전문가들은 북한 매체에 실린 이 모습을 보면서 북한의 핵실험이 임박했음을 인식했다. 그리고 그 시점은 북한의 정권 수립일인 9월 9일 전후가 될 것으로 예상했다. 그러나 김정은은 이런 예상을 깨고 3일 낮 12시 29분에 제6차 핵실험을 단행했다. 핵 폭발 규모로 보아 적어도 증폭핵분열탄이거나 또는 북한이 공개한 수소탄일 것으로 추정된다. 이로써 북한은 진입해서는 안 되는 ‘금지구역’(레드존)으로 한 걸음을 더 내디디게 됐다. 미국 도널드 트럼프 행정부의 어떤 고위 관료도 북한의 어떤 행동이 ‘금지선’(레드라인)인지 언급하지 않았다. 그럼에도 불구하고 많은 전문가들은 북한이 대륙간탄도탄미사일(ICBM)을 발사하면 이것이 더이상 물러설 수 없는 마지막 금지선이지 않겠느냐고 추측하고 있다. 물론 그 ICBM에는 핵분열탄이나 핵융합탄의 탄두가 탑재돼 있음을 전제로 한다. 사실 선(線)이란 것은 불편한 개념이다. 선을 규정하기도 힘들지만 상대방이 그 선을 넘어서면 뭔가 조치를 취해야 하기 때문이다. 아무런 조치를 취하지 않으면 그 선은 공갈이 되고 만다. 그래서 선의 개념보다 면(面)의 개념이 더 자주 등장한다. 레드라인이 아니라 레드존의 개념이 바로 이것이다. 북한은 이미 레드존에 들어와 있다. 북한은 지난 5월 중거리탄도미사일인 ‘화성12형’을 고각 발사함으로써 레드존을 건드리기 시작했다. 북한이 레드존에 본격적으로 진입한 것은 7월 4일과 28일 화성14형이라는 ICBM을 고각 발사한 이후였다. 8월 8일에는 화성12형 4발로 괌을 포위 사격하겠다는 계획을 발표하고 8월 29일에는 일본 열도를 넘어 미국 본토 방향으로 화성12형을 훈련사격함으로써 레드존에 더 깊이 진입했다. 그리고 9월 3일 북한이 제6차 핵실험을 단행함으로써 이제는 레드존 전체가 레드라인이 될 위험한 상황에 처하게 됐다. 김정은은 자신의 능력 과시에만 집착할 뿐 상대방의 대응에 대해서는 무지한 것 같다. 미국을 몰라도 너무 모른다는 것이다. 미국은 세계에서 가장 전쟁을 많이 한 나라다. 세계 질서를 유지하기 위해 전쟁에 참여한 경우가 대부분이다. 미국의 국익이 직접 위협받으면 반드시 군사적 조치를 하는 나라가 미국이기도 하다. 미국은 1993년 북한의 제1차 핵위기 이후부터 최근까지 25년 동안 북한의 핵미사일 개발을 자신에 대한 위협으로 받아들이지 않았다. 동맹국인 한국이나 일본에 대한 위협 정도로 생각했다. 그러나 이제는 달라졌다. 북한이 작년에 중거리 무수단미사일을 발사하고 잠수함발사탄도미사일(SLBM) 발사에 성공한 뒤 새로운 신형 미사일을 공개하자 미국은 북한의 핵미사일 위협을 다시 보기 시작했다. 북한이 올해 5월 레드존에 진입하자 미국의 인식은 완전히 달라졌다. 북한의 위협을 자신에 대한 직접적인 위협으로 받아들이기 시작한 것이다. 1991년 테러 분자들에 의한 9·11 테러가 발생하자 미국은 테러의 주범으로 테러 단체인 알카에다의 수장인 오사마 빈라덴을 지목했다. 아프가니스탄이 당시 그 곳에 머물고 있던 오사마 빈라덴을 넘겨주기를 거부하자 미국은 아프가니스탄을 공격했다. 1993년에는 이라크를 공격하기도 했다. 이라크의 사담 후세인 대통령이 미국을 공격할 수 있는 대량살상무기 프로그램을 가동하고 있다는 이유였다. 후세인은 미군에 체포돼 전범 재판에 회부됐고 결국 사형에 처해졌다. 오사바 빈라덴도 미국의 끈질긴 추적 끝에 2011년 5월 파키스탄 내 은신처에서 미군 특수부대에 의해 사살됐다. 북한이 레드존에서 헤어나지 못하면 미국은 분명히 단호한 조치를 취할 것이다. 김정은은 ‘모든 옵션이 테이블에 있다’는 의미를 흘려들어서는 안 될 것이다. 김정은은 지기(知己)에만 도취해 있을 것이 아니라 미국을 지피(知彼)해야 한다. 이것이 전쟁 역사가 주는 교훈이다.

“북한이 완전한 핵보유국에 다가섰다.” 미국 북핵 전문가들은 이전 핵실험보다 5배 이상 강력한 것으로 알려진 6차 핵실험을 통해 북한 핵기술이 소형 핵탄두 장착이 가능한 대륙간탄도미사일(ICBM)에 가까이 다가간 것으로 평가했다고 3일(현지시간) 워싱턴포스트 등이 보도했다. 이번 실험이 완벽한 성공을 거두지 못했더라도 북한의 수소폭탄 기술에 상당한 진전이 이뤄진 것으로 평가되는 만큼 결국 북한이 고성능의 수소폭탄을 갖는 것은 시간문제일 뿐이라는 데 전문가들이 대체적으로 동의했다는 것이다. 수미 테리 전 미 중앙정보국(CIA) 북한 분석관은 “북한은 이제 주요 도시들을 날려 보낼 수 있는 능력을 갖췄다”며 “북한이 이번에 수소폭탄을 실험한 게 아니라도, 곧 그렇게 할 것”이라고 내다봤다. 제임스 액션카네기국제평화기금 핵정책프로그램 이사는 “북한이 그동안 수소폭탄을 만들고 있다는 것을 암시해 온 만큼 이번 핵실험이 엄청나게 놀라운 일은 아니다”라면서도 “상당한 기술적 진보를 보여 준다”고 밝혔다. 브루스 베넷 미 랜드연구소 선임 연구원도 “핵실험의 폭발력은 직전 실험보다 4~5배 정도 컸던 것으로 나타났다. 북한의 이 핵무기는 실제로 핵융합을 이뤄 냈다”고 강조했다. 켄 가우스 미 해군연구소 박사는 “이번 실험은 과거보다 확실히 규모가 컸다. 이는 수소폭탄 실험이었을 가능성을 보여 준다”고 거들었다. 전문가들은 특히 핵실험에 앞서 북한 언론이 보도한 은색 수소폭탄 모형에 대해 미국의 무기와 다른 방식이기는 하지만 대략적으로 2단 수소폭탄과 일치하는 것으로 추정했다. 이와 관련해 핵물리학자인 피터 지머맨은 “(이 모형이)순수한 원자폭탄으로 보기엔 너무 크다”며 “북한이 핵융합장치의 핵심적인 것들을 안다는 것을 아주 잘 보여 준다”고 설명했다. 유엔 산하 포괄적핵실험금지조약기구(CTBTO)도 “이번 핵실험에 대한 인공지진파를 실시간으로 포착했다”면서 “판단하기는 이르지만 역대 최대 규모의 진동이었다”고 밝혔다. 라시나 저보 CTBTO 사무총장은 이날 오스트리아 빈 본부에서 “지진파로는 수소탄 실험인지를 파악하기 어렵지만 5차 핵실험과 비교하면 규모가 훨씬 커졌다”고 강조했다. CTBTO는 당초 북한에서 규모 5.7의 지진이 관측됐다고 발표했다가 이후 6.3으로 상향 조정했다. 중국의 전문가도 이번 핵실험의 폭발 위력을 60.17~156.43㏏으로 추정하며 역대 최대 규모라는 분석 결과를 내놨다. 중국 과학기술대 소속 지진·지구내부물리연구실 원롄싱(溫聯星) 교수 연구팀은 4일 이번 핵실험 관측 자료를 분석해 얻은 결과를 공개하며 핵실험의 위력이 1945년 일본 나가사키 원폭의 3~7.8배라고 밝혔다. 노르웨이에 본부를 둔 지진과 핵실험을 탐지하는 기구인 노르사르(NORSAR)도 앞서 이번 핵실험의 폭발 위력이 120㏏으로 측정됐다고 말했다. 일부 전문가들은 이번 실험의 성공 여부에 대해 신중한 입장을 취하면서도 결국 북한이 수소폭탄을 손에 넣을 것으로 예상했다. 앨런 롬버그 스팀슨센터 수석 연구원은 ICBM에 장착 가능한 수소폭탄 실험 성공 여부에 “잘 모르겠다”면서도 “이번에 완전히 성공하지는 못했더라도 북한이 성공할 것이라는 점은 안다”고 말했다. 로버트 매닝 애틀랜틱카운슬 선임 연구원도 “북한의 주장은 과장돼 있다. 수소폭탄을 실험했는지 확실치 않다”면서 “실전용 ICBM을 갖기까지 2~3년 정도 걸릴 것”이라고 덧붙였다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

수소탄과 원자탄은 모두 핵폭탄의 일종이지만 그 폭발력은 수소탄이 훨씬 강력하다. 수소탄이 원자탄의 수천배 파괴력을 지녔다. 히로시마에 투하된 원자탄은 폭발 즉시 7만명이 숨지고, 도시 반경 1.6㎞가 초토화됐지만 수소탄은 도시 하나 전체를 완전히 파괴할 만한 가공할 위력을 갖고 있다.원자탄은 우라늄이나 플루토늄의 핵분열 현상을 응용한 폭탄이다. 농축시킨 우라늄과 플루토늄을 인공적으로 연쇄 핵분열시켜 이때 생기는 에너지를 이용해 수천~수만도의 고온과 충격파를 만드는 것이다. 수소탄은 이런 원자탄을 기폭장치로 이용한다. 원자탄의 핵분열 충격으로 중수소와 3중수소 등 핵융합물질이 반응을 일으키고 이때 생성되는 고속 중성자가 다시 우라늄 238의 핵분열을 촉진시키면서 3단계 핵분열 반응을 가속화해 고온과 폭발력이 극대화된다. 폭발 직전 폭탄 내부 온도가 1억도에 육박하는 것으로 알려져 있다. 수소탄이라는 명칭은 중수소와 3중수소가 수소의 동위원소이기 때문에 붙었다. 증폭핵분열탄은 원자탄에서 수소탄으로 가는 중간 단계로 볼 수 있다. 원자탄 내부에 약간의 중수소와 3중수소 등 핵융합물질을 주입해 핵분열 이후 핵융합을 통해 핵분열을 더욱 촉진시켜 핵폭발 위력을 증가시키는 효과를 거둘 수 있다. 폭발 효율이 높아 수소탄의 1차 기폭제로 활용하기도 한다. 박홍환 전문기자 stinger@seoul.co.kr

북한은 6차 핵실험 3시간 뒤인 3일 오후 3시 30분 대륙간탄도미사일(ICBM) 장착용 수소폭탄 시험을 성공적으로 단행했다고 발표했다. 6차 핵실험을 승인하는 김정은 노동당 위원장의 친필 사인도 공개했다. 오전 조선중앙통신을 통해 김정은의 핵무기연구소 시찰 소식과 ICBM 장착용 수소탄 탄두 개발 성공 소식을 전한 뒤 수시간 만에 핵실험을 전격적으로 단행한 것이다. 북한 핵무기연구소에 따르면 이날 시험은 ICBM 수소탄 탄두 제작을 위해 새로 연구한 위력조정기술과 내부구조설계 방안의 정확성 등을 검증하기 위해 진행됐다. 핵실험 결과 핵분열→핵융합으로 이어지는 수소탄으로서의 모든 물리적 지표들이 설계값을 충족시켰다고 주장했다. 성명은 구체적으로 “시험을 통하여 수소탄 1차계(핵분열 과정)의 압축 기술과 분열 연쇄반응 시발 조종 기술의 정밀성을 재확인하였으며 1차계와 2차계(핵융합 과정)의 핵물질 이용률이 설계에 반영한 수준에 도달하였다는 것이 다시금 실증되었다”고 밝혔다. 그러면서 “우리가 수소탄 제작에 이용한 1차계와 2차계의 지향성 결합구조와 다층 복사 내폭 구조 설계가 매우 정확하며 경량화된 열복사 차폐재료와 중성자 차폐재료가 합리적으로 선정되었다는 것을 확인했다”고 주장했다. 이날 공개된 ICBM용 수소탄 탄두 모양은 마치 호리병이나 땅콩을 닮았다. 1단계로 원자탄을 터뜨려 핵분열을 일으키고, 이 에너지로 중수소 등을 자극해 연쇄 핵융합을 일으키는 수소탄 방식처럼 보이는 것도 사실이다. 김동엽 경남대 극동문제연구소 교수는 특히 “지난해 공개한 핵탄두보다 직경 등이 작아 보인다”며 크기에 주목했다. 일반적으로 수소탄 생산을 위해서는 핵무기 소형화가 완성돼야 하기 때문이다. 핵분열탄 즉 원자탄을 먼저 터뜨린다는 점에서다. 한·미 정보 당국이 북한의 핵무기 소형화와 관련해 아직도 1~2년 정도 더 필요하다는 낙관적인 분석이 나오고 있지만 이미 완성했을 가능성을 배제할 수 없게 됐다. 북한은 “우리의 핵무기 설계 및 제작 기술이 핵탄의 위력을 타격 대상과 목적에 따라 임의로 조정할 수 있는 높은 수준에 도달했다”면서 “국가 핵무력 완성의 완결 단계 목표를 달성하는 데서 매우 의의 있는 계기가 됐다”고 주장했다. 핵무기 소형화는 물론 폭발력을 수십kt에서 수백kt까지 임의로 조정할 수 있는 수소탄까지 손에 넣었다는 위협과 다름없다. 게다가 북한은 초강력 EMP 공격, 즉 전자파 공격까지 가능해졌다고 주장하고 있다. 주목되는 것은 아직 완성이 아닌 완결 단계라고 주장했다는 점이다. 수소탄의 일관성, 안정성 등을 검증하기 위한 추가적인 핵실험에 나설 가능성을 배제할 수 없다. 핵을 보유한 나라 중 미국은 1000여 차례, 러시아는 700여 차례, 중국은 40여 차례 핵실험을 실시했으며 인도와 파키스탄은 6차례 핵실험을 했다. 박홍환 전문기자 stinger@seoul.co.kr

과학기술정보통신부는 태스크포스(TF), 연구반 만능시대? 유영민 과기정통부 장관이 지난달 11일 취임식에서 “일하는 방식을 뜯어고치겠다”고 선언한 이후 부처 내에 각종 TF팀이 만들어지고 있다. 이 때문에 과기정통부 내에서도 ‘과(課) 위에 TF·연구반’이라는 우스갯소리까지 나오고 있다. 현재 과기정통부 내에서 만들어져 운영되고 있는 TF는 7개다. ‘어떻게 할래’ TF는 관행적으로 집행돼 왔던 연구개발(R&D) 예산집행을 꼼꼼히 살펴보는 임무를 띠고 있다. 특히 원자력, 핵융합, 항공우주 분야와 같은 거대공공연구 분야 R&D 집행에 대해 꼼꼼히 살펴보고 있다. ‘아직도 왜’ TF는 국내 소프트웨어 진흥정책의 체질 개선을 위해 만들어졌고 ‘모아서 새롭게’ TF는 R&D 과정에서 나온 중간 산출물들을 빅데이터로 만들고 공유할 수 있는 방안을 찾고 있다. ‘알프스’ TF는 과제기획과 선정 과정부터 최종 결과 산출까지 R&D 프로세스를 연구자 중심으로 만들기 위해 구성됐고, ‘내일은 여기서’ TF는 4차 산업혁명을 통해 변하는 일자리에 대한 예측과 새로운 인력 훈련 방안을 고민하고 있다. 과기정통부 공무원들의 일하는 방식을 바꾸기 위해서 ‘사이다’ TF와 과장급 이하 실무진으로 구성된 주니어보드가 꾸려져 운영되고 있다.이처럼 각종 TF와 연구반들이 만들어지고 있는 이유는 지난 29일 유 장관이 기자들과 만난 자리에서도 언급했듯이 “공무원 조직은 ‘돌다리도 두드려 보고 간다’는 신중함이 있기는 하지만 속도감이 떨어져 4차 산업혁명 시대에 맞지 않다”고 생각하기 때문이다. 과기정통부 관계자는 “TF는 한시적으로 운영되는 조직이고 1~2달 내에 결론을 내야 하기 때문에 기존 실, 국 또는 과에서 업무처리 속도보다 빠를 수밖에 없다”며 “시급하게 대응해야 하는 문제들에 대해서는 앞으로도 TF를 구성해 운영할 것으로 보인다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

유영민 “기존 가입자 적용 어려워 4차산업은 실체적 성과에 달려” 이동통신 3사가 다음달 15일부터 선택약정 할인율을 현행 20%에서 25%로 올리기로 했다. 소송을 포기하고 정부 방침을 따르기로 한 것이다. 유영민 과학기술정보통신부 장관은 29일 “차질 없이 통신비 인하가 이뤄지도록 하겠다”고 강조했다.유 장관은 이날 정부과천청사 국무위원식당에서 출입기자들과 가진 정책간담회에서 “이통 3사 최고경영자들과 개별적으로 만나고 통화도 하고 실무진들과도 많은 대화를 나눈 만큼 (통신비 인하가) 예정대로 가지 않겠냐는 희망이 있다”고 말했다. 유 장관의 이 발언이 있고 나서 이통 3사는 약정 할인율을 25%로 올리겠다고 과기정통부에 알려 왔다. 유 장관은 그러나 기존 가입자들에게도 선택약정 할인율을 적용하는 문제와 관련해서는 ‘현실적으로 어렵다’고 선을 그었다. 그는 “다음달 중순 선택약정 할인율 인상이 시행되면 매달 기존 가입자의 60만~70만명이 새로운 할인율을 적용받으려고 갈아타게 될 것인데 산술적으로 계산했을 때 1년이면 거의 1000만명 정도가 될 것”이라고 말했다. 무리수를 둬 이통사들과 갈등을 겪을 필요가 없을 것이라는 설명이다. 유 장관은 “4차 산업혁명이 녹색기술이나 창조경제처럼 실체 없이 구호로만 끝나지 않도록 하기 위해 고민 중”이라면서 “4차 산업혁명의 성공은 손에 잡히는 실체적 성과가 있는가 없는가에 따라 결정될 것”이라고 강조했다. 4차 산업혁명위원회의 규모 축소로 위상이 약화될 수 있다는 일부 지적에 대해서는 “위원회 구성에 대한 거품을 걷어 내고 손에 잡히는 정책을 속도감 있고 힘 있게 추진하기 위해 민간 전문가 중심으로 바꾼 것”이라고 설명했다. 유 장관에 따르면 4차 산업혁명위의 첫 회의는 다음달 중순쯤 문재인 대통령이 배석한 상태에서 열릴 것으로 예상된다. 유 장관은 정부 출연 연구기관 기관장들의 임기에 대해서도 “본인 스스로 현 정부의 국정 철학과 생각이 다르다고 판단해 나가는 경우는 모르겠지만 임기가 남아 있는 기관장들에 대해서는 기본적으로 보장을 해 주는 것이 원칙”이라고 말했다. 이와 함께 원자력이나 핵융합, 우주개발 같은 거대 과학에 대한 구조조정 계획에 대해서도 “연간 수백억, 수천억원이 투입되는 대형 연구 과제에 관행적으로 투입하는 것이 아니라 더 효율적이고 전략적인 투자를 위해 세부적으로 들여다보겠다는 것이지 거대 과학 연구를 하지 않겠다는 것은 아니다”라고 해명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

현장의견 반영… 2020년 12월로 2단계 사업계획은 올 12월 발표 내년 발사 예정이던 시험용 달 궤도선의 발사 시점이 2020년으로 2년 늦춰진다. 과학기술정보통신부는 9일 국가우주위원회를 열어 시험용 달 궤도선 발사를 2018년에서 2020년으로 연기하는 내용의 ‘달 탐사 1단계 추진 계획안’을 의결했다.앞서 지난해 말에도 당초 올해 12월로 예정됐던 한국형 발사체 시험발사 일정을 내년 10월로 10개월 늦춘 데다 이번에 달 궤도선 발사 계획까지 연기함에 따라 우주 개발과 핵융합 등 거대공공연구가 위축되는 것 아니냐는 우려도 나온다. 실제 지난달 유영민 장관이 과학기술인과의 간담회에서 ‘기초연구는 확대하고 우주, 원자력, 핵융합 같은 거대공공연구는 원점부터 추진 여부를 검토하겠다’고 밝히기도 했다.<서울신문 7월 27일자 22면> 달 탐사 사업은 2018년 국내에서 개발한 시험용 달 궤도선을 국제 협력으로 개발한 발사체(로켓)에 실어 쏘아올리는 1단계 사업과 2020년 9월과 12월에 각각 국내 기술로 자체 개발한 한국형 발사체에 달 궤도선과 착륙선을 실어보내는 2단계 사업으로 구성돼 있다. 2020년 추진을 목표로 계획됐던 1단계 사업은 박근혜 전 대통령이 대선후보 시절 TV토론회에서 조기 추진을 공언하면서 올해로 당겨졌다가 내년으로 연기되기도 했다. 이번 결정으로 1단계 사업은 처음 계획으로 되돌아간 셈이다. 과기정통부 관계자는 “부품 개발과 조립 시험 등에 걸리는 시간이 길어질 수밖에 없는 상황에서 앞당겨진 일정에 맞추기 어렵다는 연구 현장의 의견이 받아들여진 것”이라고 설명했다. 1단계 사업이 전면 수정됨에 따라 2020년으로 예정된 2단계 사업도 2~3년가량 지연될 수밖에 없을 것으로 보인다. 2단계 사업의 착수 여부와 추진 시기는 공청회 등을 거쳐 오는 12월 확정되는 ‘우주개발진흥 기본계획’에 반영할 예정이다. 배태민 과기정통부 거대공공연구정책관은 “추가적인 일정 지연이 발생하지 않도록 외부 전문가의 상시적 점검 기능을 강화하기 위해 ‘개발 진도관리 회의체’를 만들어 사업 진행 상황과 위험요소를 관리할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난 25일 유영민 과학기술정보통신부 장관은 서울 성북구 한국과학기술연구원(KIST)에서 ‘제1회 과학기술 정책현장 간담회’를 열었습니다. 취임 당시 부처 업무 파악을 제대로 하기 위해 2~3개월 동안 개별 언론 접촉은 자제하겠다고 한 터라 유 장관의 공개 현장 행보에 많은 관심이 집중됐습니다.이 자리에서는 유 장관의 과학기술 정책 방향을 엿볼 수 있는 언급이 꽤 많이 나왔습니다. 특히 눈길을 끈 것은 ‘연구개발(R&D) 재정비론’입니다. 유 장관은 “소규모 기초연구는 적은 비용이라도 더 많은 연구자들에게 돌아갈 수 있도록 하겠지만 거대 공공연구에 대해서는 중간 점검을 실시해 재정비에 나설 것”이라며 “조만간 국가 R&D 사업 계속 추진에 대한 타당성을 논의하는 공론의 장을 마련할 것”이라고 밝혔습니다. 관행적으로 추진됐던 국가 R&D 사업은 중단하거나 상황에 맞게 정책 방향을 다시 설정하겠다는 것이지요. 구체적인 사업 분야를 언급하지는 않고 “전반을 살펴보겠다”고 했지만 이 말을 두고 해석이 분분합니다. 거대 공공연구 분야의 대표 사업은 한국형 발사체 개발, 달 탐사(우주개발), 중이온 가속기 설치(거대 실험인프라), 국제핵융합실험로(ITER), 원자력(에너지 개발) 등이 있습니다. 정부 출연 연구기관 등에 따르면 이런 재정비 작업은 이미 물밑에서 시작된 것으로 보입니다. 오는 8월 말부터 10여명의 전문가 집단과 함께 거대 공공연구 분야에 대한 실태 파악에 나설 것이니 준비하라고 과기정통부가 최근 통보했다는 것입니다. 한 대학 교수는 “거대 공공 R&D는 민간에서 할 수 없는 분야”라면서 “기초과학처럼 당장 눈에 보이는 성과는 없지만 연구개발 과정에서 다양한 부수적 효과가 있다는 점을 염두에 둬야 한다”고 지적했습니다. 연간 20조원에 육박하는 국가 R&D 예산을 좀더 효율적으로 사용하기 위해 불필요한 예산을 줄이는 것은 올바른 방향이지만 연구 관련 예산을 삭감하는 데는 신중을 기해야 한다는 것이지요. 새겨들을 필요가 있어 보입니다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국, 미국, 중국, 유럽연합(EU) 등이 2007년부터 프랑스 남부 카다라슈에 핵융합 반응 에너지 생산 실험로를 건설하는 사업. 이른바 ‘땅 위의 인공태양’ 건설 사업으로 꼽히며 2035년 본격 가동을 목표로 하고 있다.

미국의 로렌스 리버모어 국립 연구소에는 세계에서 가장 큰 레이저 연구 시설이 있습니다. 국립 점화 시설(NIF, National Ignition Facility)이라고 불리는 이 장치는 192개의 초강력 레이저를 2mm가 채 안 되는 작은 점에 집중시키는 장치로 1.85MJ 에너지 혹은 500TW(Terawatt. 테라와트=1조 와트)의 출력을 낼 수 있습니다. 이렇게 강력한 에너지를 한 점에 집중시켜 수소 핵융합 반응을 일으키는 것이 목적입니다. 지난 2009년에 완공되어 2012년 최대 출력에 도달했으며 건설비만 30억 달러에 달하는 대형 과학 장치입니다. NIF는 포괄적 핵실험 금지 조약 이후 실제 수소 폭탄 실험 없이 관련 데이터를 수집하는 목적도 있지만, 인류를 위한 꿈의 에너지인 핵융합 에너지를 개발하기 위한 연구도 같이 진행합니다. 하지만 초고온 초고압 환경이 필요한 연구에 더 폭넓은 응용이 가능합니다. 최근 NIF는 새로운 연구 목표를 발표했습니다. 그것은 우주에 흔한 행성인 슈퍼지구의 내부를 연구하는 것입니다. 슈퍼지구는 지구보다 몇 배 큰 질량을 가진 암석형 행성으로 태양계에는 존재하지 않지만, 다른 행성계에는 매우 흔한 천체 가운데 하나입니다. 따라서 과학자들은 슈퍼지구에 생명체가 살기 적합한지 연구하고 있습니다. 생명체가 존재하기 위해서는 여러 가지 조건이 필요하지만, 중요한 것 가운데 하나는 외부 환경에서 대기를 지켜줄 자기장의 존재입니다. 화성 역시 30~40억 년 전에는 표면에 액체 상태의 물이 있을 만큼 따뜻한 환경이었지만, 약한 자기장과 중력 때문에 대기의 대부분을 잃어버리고 지금 같이 춥고 생명체가 살기 힘든 행성이 되었습니다. 반면 지구는 강한 자기장이 있어 태양에서 나오는 태양풍과 태양 폭풍을 막아주기 때문에 대기를 온전히 유지할 수 있습니다. 특히 슈퍼 지구 가운데는 지구보다 훨씬 강한 항성풍에 시달리는 행성들이 많기 때문에 지구보다 강력한 자기장이 없다면 대기와 바다를 지키기 힘들 것입니다. 이론적으로 생각하면 슈퍼지구는 지구보다 더 강력한 자기장을 지닐 가능성이 있지만, 구체적으로 얼마나 강할지는 모릅니다. 불행히 멀리 떨어진 외계 행성의 자기장을 직접 측정할 방법은 없습니다. 하지만 행성 자기장에 큰 영향을 미치는 행성 핵의 환경을 연구해서 간접적인 추정은 할 수 있습니다. 문제는 수백만 기압이 넘는 고온 고압 환경을 실험실에서 재현하기 어렵다는 것입니다. 사실상 다른 방법으로는 연구가 어렵고 NIF의 500조 와트 레이저가 필요한 상황입니다. 과학자들은 NIF의 강력한 레이저와 TARDIS (target diffraction in situ)라는 장치를 이용해서 5~20megabar에 달하는 고압 환경 연구를 진행할 예정입니다. 행성 핵을 이루는 주요 성분인 철을 이런 환경에서 어떤 변화가 일어나는지 관찰해서 슈퍼 지구 중심부는 물론 지구 중심부 환경에 대한 연구를 진행할 수 있습니다. 그리고 슈퍼 지구의 자기장의 세기도 간접적으로 추정할 수 있을 것입니다. 미국이 과학 기술 분야에서 세계를 선도할 수 있는 이유 중 하나는 이렇게 다른 나라에서 경쟁하기 힘든 수준의 거대 과학 시설에 투자를 아끼지 않기 때문입니다. 이런 과학 장비가 결국 여러 분야에 활용되면서 다른 분야까지 같이 발전시키는 것이죠. 우리가 모두 따라 할 순 없겠지만, 선택적으로 과감한 투자가 필요할 수 있다는 것을 보여주는 사례입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

인류가 지금까지 발견한 수많은 별 중 가장 크기가 작은 별이 발견됐다. 최근 영국 케임브리지 대학 등 국제 천문학연구진은 지구에서 600광년 떨어진 우리 은하 안에서 토성만한 크기의 별을 발견했다고 발표했다. 태양 밝기의 3000분의 1에서 2000분의 1에 불과할 정도로 침침한 이 별의 이름은 'EBLM J0555-57Ab'(이하 EBLM Ab). 지름이 약 12만 km인 토성만한 EBLM Ab는 태양계에서 가장 큰 행성인 목성과 비교하면 84% 크기다. 태양과 비교하면 차이는 더 확연하다. 태양의 지름은 약 139만 km로, EBLM Ab는 그 10분의 1도 안되는 그야말로 '미니 별'인 셈이다. 특히 EBLM Ab는 자신보다 훨씬 밝고 큰 별인 EBLM J0555-57A의 주위를 돈다. 연구에 참여한 아마우리 트리유 박사는 "당초 연구팀은 EBLM Ab를 별이 아닌 EBLM J0555-57A의 주위를 도는 행성 정도로 생각했다"면서 "두 별을 비유하면 마치 등대 옆에 놓여있는 양초로 보면 된다"고 설명했다. 학계에 관심을 끄는 것은 EBLM Ab가 작은 크기에도 별이 되었다는 사실이다. 일반적으로 어떤 천체가 별이 되기 위해서는 연속적인 수소 핵융합 반응을 안정적으로 유지할 만한 중력을 가져야 한다. 논문의 선임저자인 알렉산더 본 뵈퇴커 박사는 "EBLM Ab는 작은 천체도 별이 될 수 있음을 보여주는 사례"라면서 "질량이 작게 형성된 대부분의 천체는 안정적인 수소 핵융합을 보이지 못해 별이 아닌 갈색왜성(brown dwarf)이 된다"고 설명했다. 이어 "EBLM Ab처럼 작고 침침한 별은 빛의 방해가 덜해 주위에 숨겨진 행성을 찾는 데 도움을 준다"고 덧붙였다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

제1세대 별들의 놀라운 ‘운명’ 빅뱅 직후의 우주 공간에 가장 먼저 나타났던 제1세대 별들의 놀라운 운명이 밝혀졌다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 지난달 29일(현지시간) 보도했다. 천문학자들이 2만7000광년 떨어진 우리 은하의 중심부를 들여다보려면 늘 성가신 존재를 만나게 된다. 요동치는 가스와 먼지 덩어리들이 시선을 가로막는 것이다. 그러나 거기서 방출되는 강력한 전파 신호는 이런 방해물을 거뜬히 통과해 우리에게까지 도달하고 있다. 천문학자들은 이제 우리 은하 중심부에서 전파 신호를 방출하고 있는 ‘궁수자리 A’ 전파원이 지름 4400만km(대략 태양-수성 간의 거리)에 태양 질량의 400만 배인 블랙홀일 거라고 거의 확신하고 있다. 우리 은하의 거의 모든 천체는 이 괴물 같은 블랙홀을 중심으로 돌고 있다. 태양계 역시 마찬가지로 이 블랙홀을 중심으로 해 우리 은하의 가장자리를 돌고 있다. 그러나 궁수자리 A 그 자체보다 더욱 놀라운 것은 과연 이 괴물 블랙홀이 어디서 왔느냐는 근원 문제이다. 과학자들의 오랜 관측과 우주론에 기초한 연구와 추론, 그리고 가설을 종합해보더라도 이 괴물 블랙홀의 근원에 대해서는 아직 어떤 확실한 단서도 얻지 못하고 있었다. 빅뱅이 일어나고 약 백만 년이 지났을 무렵, 그 까마득한 태초의 우주 공간에 최초의 별들이 태어났다. 원시 가스 구름 속에서 태어난 이 제1세대 별들을 만든 것은 빅뱅에서 생겨난 수소와 헬륨이었다. 원시 별들은 엄청난 양의 수소와 헬륨을 포식했고, 그 결과 우리 태양의 수백 배 되는 거대한 덩치를 지닌 별로 성장했다. 이처럼 거대한 덩치의 괴물 별은 현재 우주에서는 찾아볼 수 없다. 질량이 무거울수록 별 속의 핵융합 속도는 기하급수적으로 빨라져 별들은 엄청난 에너지를 만들며 빛나다가 순식간에 소진되고 만다. 우리 태양이 수십억 년을 사는 데 비해 그런 괴물 별은 200만 년을 버티기가 힘들다. 우주적인 척도에서 볼 때 거의 폭죽같이 빛나다가 한순간에 끝난 셈이다. 그러나 별의 죽음이 모든 것의 종말을 뜻하는 것은 아니다. 그 별들은 살아 있을 때보다 더 중요한 역할을 우주에서 수행한다고 볼 수도 있다. 별이 살아생전에 자기 몸속에서 만들었던 중원소들을 우주 공간에 흩뿌림으로써 새로운 별들을 잉태하게 해 수많은 다른 별로 환생하게 되는 것이다. 오늘날 우주를 채우고 있는 수많은 은하와 별들은 이런 별들의 윤회에 다름 아닌 것이다. 미국 뉴욕주 리먼 대학의 매트 오다우드 천체물리학 교수는 “원시 우주에서 태어났던 수많은 거대 별은 죽은 뒤 블랙홀을 남겼을 것”이라고 말했다. 이와 함께 “괴물 별들로 이뤄진 무리는 거대 블랙홀 집단으로 진화했다. 그리고 연쇄적인 병합을 통해 태양 질량의 수백만 배가 되는 괴물 블랙홀로 성장해갔다”면서 “우리 은하의 중심에 똬리를 틀고 있는 블랙홀도 그런 블랙홀을 씨앗 삼아 태양질량의 수백만 또는 수십억 배 되는 초질량 블랙홀로 성장했을 것”이라고 설명했다. 따라서 궁수자리 A 블랙홀은 우리 은하의 심장이라 할 수 있는데, 태초의 우주 공간에 나타났던 제1세대 별들이 그 근원이었을 거로 과학자들은 생각하고 있다. 또한 우주를 채우고 있는 2000억 개의 다른 은하들 역시 이런 블랙홀을 품고 있을 것으로 보인다. 그러나 아직 완전한 결론이 난 것은 아니다. 천문학자들이 첨단 망원경을 만들고, 매일 밤 망원경에 매달려 우주를 들여다보는 것은 이런 의문들을 해소하고 더욱 견고한 우주론을 구축하기 위한 것이다. 이제 차세대 우주망원경인 제임스 웨브가 머지않아 우주 공간으로 발사된다. 천문학자들은 이 망원경을 통해 태초의 우주에 나타났던 제1세대 별의 모습을 볼 수 있기를 기대하고 있다. 만약 그렇게 된다면 우리 은하의 심장인 궁수자리 A의 근원을 확인하고 우주의 탄생에 대한 근원적인 통찰을 얻게 될 수도 있다. 그 근원은 우리 인간의 근원이기도 하다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

우주에는 태양처럼 단독으로 존재하는 별만큼이나 두 개의 별이 중력에 의해 서로의 질량 중심 사이를 공전하는 쌍성계가 흔하다. 여기에 다른 별이 끼어들어 삼성계나 사성계가 되는 일도 드물지 않다. 예를 들어 태양에서 가장 가까운 이웃 별인 알파 센타우리의 경우 두 개의 별이 쌍성계를 이루고 적색왜성인 프록시마 센타우리가 그 주변을 도는 삼성계를 이루고 있다. 보통은 같이 태어난 비슷한 질량의 별이 쌍성계를 이루지만, 한쪽의 질량이 훨씬 큰 경우 더 빨리 최후를 맞는 경우도 드물지 않다. 후자의 경우 남은 물질이 뭉쳐서 생긴 천체인 백색왜성, 중성자별, 블랙홀과 일반적인 별이 한동안 같이 공존하게 된다. 그런데 우주에는 일반적인 별만큼이나 이보다 작은 천체인 갈색왜성(brown dwarf)도 흔하다. ‘실패한 별’(failed star)로 불리는 갈색왜성은 행성보다는 크지만, 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하는 데 필요한 질량(보통 태양 질량의 8%, 혹은 목성 질량의 80배)이 부족해 매우 어둡게 보이는 천체다. 따라서 매우 흔하지만, 실제로 관측하기가 어렵다. 과학자들은 죽은 별의 잔재인 백색왜성과 실패한 별인 갈색왜성의 쌍성계가 우리 은하에 드물지 않다고 생각하지만, 둘 다 어두운 천체라 관측은 쉽지 않았다. 최근 국제천문학자 팀은 케플러 우주 망원경 데이터와 SDSS 데이터를 이용해서 ‘WD1202-024’라고 명명된 백색왜성-갈색왜성 커플을 발견했다. 이들은 각기 태양질량의 40%에 달하는 백색왜성과 6.7%에 달하는 갈색왜성으로 놀라운 사실은 두 별이 매우 가까운 위치에서 아주 빠르게 공전하고 있다는 것이다. 이 쌍성계의 공전 주기는 71.2분에 지나지 않는다. 이렇게 공전주기가 짧아진 것은 본래 태양보다 약간 큰 별이었던 동반성이 백색왜성이 되는 과정에서 가스를 방출하면서 갈색왜성의 공전 주기를 줄였기 때문으로 추정된다. 결국, 너무 가까이 다가간 갈색왜성은 표면 중력이 큰 백색왜성에 의해 흡수되는 운명을 맞이하게 된다. 마지막에는 갈색왜성은 사라지고 백색왜성 단독으로 영겁의 세월을 보내게 될 것이다. 이번 관측은 갈색왜성-백색왜성 쌍성계의 존재를 확인했을 뿐 아니라 이들의 독특한 진화과정에 대해서도 중요한 단서를 제공했다. 비록 실패한 별과 죽은 별로 불리지만, 이들은 과학자에게 별 진화의 마지막 단계를 보여주는 소중한 존재다. 모든 사람이 그러하듯 별에도 저마다의 사연이 있고 의미가 있는 셈이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com