13년 전 행성의 지위를 잃고 '계급'이 강등된 명왕성을 다시 복권해야한다는 주장이 또다시 제기됐다. 지난 28일(현지시간) 미국 CNN 등 현지언론은 미 항공우주국(NASA) 짐 브라이든스틴 국장이 '명왕성은 행성'이라고 선언했다고 보도했다. NASA를 대표하는 브라이든스틴의 이같은 발언은 지난 23일 콜로라도대학에서 열린 과학관련 행사장에서의 주장이 발단이다. 이날 브라이든스틴 국장은 "만약 태양계의 9번째 행성으로 알려진 작은 얼음 천체를 여전히 애도한다면 당신 혼자 만의 생각은 아니다"면서 "내 생각에 명왕성은 행성"이라고 주장했다. 이어 "나는 지금까지 명왕성은 행성이라 배워왔고 이 생각을 계속 고수할 것"이라고 덧붙였다. 물론 우주 탐사 최전선에 서있는 NASA의 대표자가 '명왕성이 행성'이라고 선언한다해서 국제적으로 명왕성이 행성으로 받여들여지는 것은 아니다. 명왕성이 태양계 행성의 '막내' 지위를 잃게된 것은 13년 전인 2006년 8월 24일 체코 프라하에서 열린 국제천문연맹(IAU) 총회에서였다. 　 당시 400여명의 전세계 과학자들은 투표를 통해 행성의 기준을 바꿨다. 이날 새롭게 정립된 행성의 기준은 첫째, 태양 주위를 공전해야 하며, 둘째, 충분한 질량과 중력을 가지고 구(球·sphere) 형태를 유지해야 하며, 셋째, 공전궤도 상에 있는 자신보다 작은 이웃 천체를 깨끗히 청소해야 할 만큼 지배적이어야 한다는 것이었다. 이중 주위 위성 카론에 휘둘릴 만큼 작은 명왕성은 세 번째 조건을 충족시키지 못했다. 그리고 행성의 지위를 잃고 왜소행성(dwarf planet)으로 강등됐다. 공식 이름은 외우기도 힘든 ‘134340 플루토’로 우리에게 익숙했던 ‘수금지화목토천해명’에서 빠져 지금 태양계의 행성은 모두 8개다.이렇게 '표 대결'에 밀려 명왕성의 계급이 강등되자 미국의 불만은 극에 달했다. NASA는 명왕성이 퇴출되기 직전인 그해 1월 7억 달러라는 거액을 들여 뉴호라이즌스호를 발사했다. 게다가 명왕성은 태양계 행성 중 미국인인 클라이드 W. 톰보(1906~1997)가 발견한 유일한 행성이기도 했다. 이에 미국에서는 유럽 과학자들이 주축인 IAU의 '음모'에 휘말렸다는 주장을 제기할 정도로 자존심에 큰 상처를 입었다. 강등 이후 끊임없이 명왕성의 복권을 주장한 미 천문학계의 반격이 다시 시작된 것은 지난 2015년 7월 뉴호라이즌스호가 명왕성에 도착하면서다. 그러나 이 주장 역시 유럽학계의 높은 벽에 부딪쳐 지금에 이르고있다. 이렇게 유럽 천문학계의 논리에 막히자 급기야 아예 행성의 정의 자체를 바꾸자는 주장도 제기됐다. 2년 전 NASA 수석 연구원 알란 스턴 박사와 동료 과학자들은 행성을 '핵융합을 겪은 적이 없고, 충분한 자체중력을 지녀 궤도 매개변수와 무관하게 3축 타원체로 묘사될만한 회전타원형을 띤 항성 하위개념의 질량체'로 새롭게 정의했다. 전문가도 잘 이해못할 이 제안의 핵심은 태양 주위를 공전하는 것이 행성의 기준이 될 필요가 없고 태양계 여덟 행성 모두 다가오는 작은 천체들을 쓸어버릴 만한 능력이 없다는 점을 지적한 것이다. 그러나 행성의 정의가 만약 이렇게 바뀐다면 학생들에게는 악몽이 될 수 있다. 이 기준대로라면 태양계에는 100개 이상의 행성이 생기며 우리의 달 역시 ‘건방지게’ 지구와 같은 반열에 오른다. 　　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우주에는 다양한 이유로 밝기가 주기적으로 변하는 변광성이 존재한다. 동반성에 의해 가려서 밝기가 주기적으로 변하거나 별 자체가 팽창과 수축을 거듭하면서 밝기가 변하는 경우 등 여러 가지 이유가 있는데, 대개 수일에서 수백일 사이의 주기로 밝아졌다가 어두워지는 변화를 반복한다. 하지만 미국 UC 산타 바바라 대학의 토마스 쿠퍼는 쌍성계를 연구하던 중 불과 5분 주기로 밝기가 변하는 맥동변광성(pulsating star)를 발견했다. 연구팀은 샌디에이고에 있는 팔로마 천문대(Palomar Observatory)의 광역하늘 천문조사 장비인 ZTF(Zwicky Transient Facility)를 통해 별의 밝기 변화에 대한 데이터를 수집하던 중 이전에 본 적이 없는 독특한 형태의 변광성을 발견했다. 이 별의 표면 온도는 5만℃에 달해 태양보다 9배 정도 더 뜨거웠지만, 질량은 태양의 20~50%에 불과했다. 여기에 불과 5분이라는 짧은 주기로 팽창과 수축을 반복하면서 밝기가 변하고 있었다. 연구팀은 이 별의 작은 질량과 비정상적으로 뜨거운 표면 온도를 생각할 때 이 별이 마지막 단계에서 중심부가 노출된 별이라고 판단했다. 태양 같은 별의 마지막 순간은 적색거성으로 부풀어 오른 후 주변으로 가스가 흩어지면서 조용히 최후를 맞는 것이다. 이 마지막 단계 전에 별의 중심부에서는 헬륨 핵융합 반응이 일어난다. 오랜 세월 별에 에너지를 공급한 수소가 고갈되고 중심핵에 헬륨만 남게 되면 헬륨을 연소시켜 산소와 탄소를 만들고 에너지를 공급받는 것이다. 하지만 이 별은 그 단계에서 동반성에게 대부분의 가스를 빼앗겨 안정적인 헬륨 핵융합 반응에 필요한 중력과 온도를 확보하는데 실패했다. 그 결과 불완전 핵융합 반응이 일어나면서 수축과 팽창을 반복하는 상태가 됐다. 별 표면이 뜨거운 이유는 내부의 뜨거운 핵이 드러났기 때문이다. 결국, 이 별은 서서히 식어가면서 백색왜성으로 최후를 맞이하게 될 것이다. 물론 이런 별은 우주에 매우 드물며 천문학자가 아닌 일반 대중이 아마추어 망원경으로 관측할 수 있는 별도 아니다. 하지만 천문학자들에게는 매우 흥미로운 정보를 제공했다. 적색거성 단계의 별 내부를 들여다볼 수 있는 흔치 않은 기회이기 때문이다. 이번 관측 결과는 기존의 항성 진화 모델에 적합한 것으로 나타났다. 독특한 사연을 지닌 작은 별 덕분에 과학자들은 기존 이론의 타당성을 검증할 기회를 얻었다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

삼라만상을 이루고 있는 다양한 물질 중에서 가장 경이로운 존재가 무형으로는 빛, 유형으로는 물이 아닌가 싶다. 지구 표면의 71%를 뒤덮고 있는 물은 수백만 종에 이르는 지구상의 생명들을 빚어냈고, 오늘날에도 뭇생명들은 물에 의지해 생을 영위해나가고 있다. 우리 몸 역시 70%가 물로 이루어져 있다. 따라서 물을 마시지 않고는 단 며칠도 버틸 수 없다. 이처럼 물은 생명에 필수적인 요소이다. 물이 산소와 수소로 이루어진 화학물질이라는 사실을 최초로 밝혀낸 사람은 200여 년 전 프랑스 화학자인 앙투안 라부아지에였다. 1783년 라부아지에가 이 같은 사실을 발표했을 때 사람들은 크게 놀랐다. 왜냐하면 그때까지만 해도 사람들은 고대 그리스의 철학자 아리스토텔레스가 주장한 대로 물이 세상을 이루는 기본적인 물질인 원소라고 믿고 있었기 때문이다. 아리스토텔레스의 까마득한 선배격인 탈레스는 ‘물이 만물의 근원’이라는 일원설(一元說)을 주장하기도 했다. 그러나 세상 사람들보다 더욱 놀란 사람은 그 같은 사실을 알아낸 라부아지에 자신이었다. 수소는 불을 붙이면 폭발하는 기체이고, 산소 역시 불에 무섭게 타는 기체이다. 그러나 이 둘이 결합하면 불을 끄는 물이 된다는 사실을 최초로 알았을 때 라부아지에는 자연의 신비에 전율하지 않을 수 없었던 것이다. 그렇다면 이 물은 언제 어떻게 우주에 나타나게 된 것일까? 아주 최근의 따끈한 발견에 의하면 물은 우주가 탄생한 지 10억 년 남짓 지났을 무렵인 120억 년 전부터 우주에 등장했다고 하며, 인류는 그것을 직접 눈으로 확인까지 했다는 보고가 나왔다.2011년 7월 초거대블랙홀 천체인 퀘이사 APM 08279+5255라는 활발한 은하 부근에서 천문학자들은 거대한 우주 저수지를 발견했다. 그곳 구름에는 지구 바닷물 양의 140조 배 이상의 물이 포함되어 있었다. 상상을 초월하는 어마무시한 수량이다. 그렇다면 물은 우주 초창기부터 아주 풍부하게 우주에 존재했다는 얘기가 된다. 이토록 많은 물은 어떤 경로로 만들어졌을까? 그 경로를 한번 따라가보도록 하자. ​ 빅뱅의 우주공간은 수소 구름의 바다였다 138억 년 전 빅뱅으로 우주가 출발한 직후, 태초의 우주공간은 수소와 헬륨으로 가득 채워졌다. 수소와 헬륨의 비율은 약 10대 1 정도였는데, 그 비율은 오늘날까지 거의 변하지 않고 있다. 130억 년 이상 별들이 수소를 태웠지만 우주 전체 규모로 봤을 때는 미미한 양이기 때문이다. 현재 우주의 물질 구성은 수소와 헬륨이 99%를 차지하며 다른 중원소들은 1% 미만이다. 어쨌든 수소와 헬륨 외의 90여 가지 원소들 중 원소번호 26번인 철 이하는 모두 핵융합하는 별 속에서 만들어졌으며, 그 이후 우라늄까지의 중원소들은 모두 거대 항성이 종말을 맞는 방식인 초신성 폭발 때 만들어졌다. 폭발 때의 엄청난 온도와 압력으로 인해 핵자들이 원자핵 속을 파고들어 금이나 우라늄 등 중원소들을 벼려냈던 것이다. 이런 엄청난 고온이나 압력은 지구상에서는 도저히 재현해낼 수 없는 것으로, 옛날 연금술사들이 온갖 방법으로 금을 만들어내려던 것은 사실상 헛고생에 지나지 않은 셈이다. 그 연금술사 속에는 인류 최고의 과학천재 뉴턴도 끼어 있다. 초신성이 터질 때 별 속에서 만들어졌거나 또는 폭발시에 벼려졌던 모든 원소 가스와 별먼지가 우주공간으로 내뿜어진다. 이 별먼지가 바로 성운으로 다른 별을 만드는 재료로 쓰인다. 이른바 별의 윤회인 셈이다. 그러나 별을 만드는 데 사용되지 않은 원소들은 우주공간에 떠돌다가 다른 원소들을 만나 결합한다. 산소 원자 하나가 수소 원자 두 개를 붙잡으면 H2O, 바로 물분자가 되는 것이다. ​이들이 행성이나 소행성들이 만들어질 때 합류한다. 지금도 우주를 떠도는 수많은 소행성, 혜성들은 이 물분자가 만든 얼음덩어리로 되어 있다. 우주에서 물이 생성되는 과정을 축소하여 태양계 버전으로 살펴본다면, 내부 태양계가 물을 수용할 수 있는 방법은 두 가지로, 하나는 위 그림에 나오는 설선 안에서 물 분자가 먼지 입자에 들러붙는 것이고(말풍선 그림), 다른 하나는 원시 목성의 중력 영향으로 탄소질 콘드라이트가 내부 태양계로 밀어넣어지는 것이다. 이 두 가지 요인에 의해 태양계가 형성된 지 1억 년 안에 물이 내부 태양계에서 만들어진 것으로 과학자들은 보고 있다.우주공간에서 만들어진 물은 태양과의 거리에 따라 다른 양태로 존재하게 되는데, 따뜻한 내부 태양계에서는 외부 태양계에 비해 얼음이 안정되지 않은 상태로 있는 데 반해, 푸른색의 외부 태양계는 얼음이 안정된 상태다. 그 경계선을 설선(雪線)이라 한다. 지구 바다는 소행성이 가져다준 것 그렇다면 물의 행성이라 불리는 우리 지구의 바다는 어디에서 온 것일까? 대부분의 과학자들은 지구의 바다가 원래 지구에 있던 물에서 비롯되었다고 보지 않고 있으며, 태양계 내의 어디로부터 온 것이라는 생각을 갖고 있다. 지구 바다의 기원은 종래 소행성과 혜성이 지목되었지만, 최근의 연구에 의하면 거의 소행성의 소행으로 굳어져가는 추세다. 지구 바다의 근원을 결정짓기 위해 과학자들은 수소와 그 동위원소인 중수소의 비율을 측정했다. 중수소란 수소 원자핵에 중성자 하나가 더 있는 수소를 말한다. 우주에 있는 모든 중수소와 수소는 138억 년 전 빅뱅 직후에 만들어진 것으로, 그 비율은 중요한 의미를 갖는다. 물에 있는 이 두 원소의 비율은 그 물이 만들어진 때의 장소에 따라 다르게 나타난다. 그래서 외부 천체에서 발견된 물의 중수소 비율을 지구의 물과 비교해봄으로써 그 물이 같은 근원에서 나온 것인가, 곧 같은 족보를 가진 것인가를 알아낼 수 있는 것이다. 중수소는 지구상에서는 만들어지지 않는 원소이다. 이 중수소의 비율을 측정해본 결과, 지구 바다의 물과 운석이나 혜성의 샘플이 공히 태양계가 형성되기 전에 물이 생겨났음을 보여주는 화학적 지문을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다. 이러한 사실은 적어도 지구와 태양계 내 물의 일부는 태양보다도 더 전에 만들어진 것임을 뜻한다. 유럽우주국(ESA)이 67P 혜성 탐사를 위해 띄운 로제타호가 이온 및 중성입자 분광분석기(Rosina)를 이용해 혜성의 대기 성분을 분석한 결과, 지구의 물과는 다른 중수소 비율을 가진 것으로 밝혀졌다. 중수소의 비율은 물의 화학적 족보에 해당하는 것으로, 지구상의 물은 거의 비슷한 중수소 비율을 갖고 있다. 이 같은 로제타의 분석은 혜성이 지구 바다의 근원이라는 가설을 관에 넣어 마지막 못질을 한 것으로 받아들여지고 있다. 이는 또한 우리 행성에 생명을 자라게 한 장본인은 소행성임을 증명하는 것이기도 하다. 물 분자들은 태양과 그 행성들을 만든 가스와 먼지 원반에 포함된 물질이었다. 그러나 38억 년 전의 원시 지구는 행성 형성 초기의 뜨거운 열기로 인해 바위들이 녹아버린 상태여서 물이 존재할 수가 없었다. 지구의 모든 수분은 증발하여 우주로 달아나고 말았던 것이다. 그후 원시 지구는 한때 가혹한 소행성 포격 시대를 겪었다. 이들 천체는 거의 얼음으로 이루어진 것으로, 어느 정도 식은 원시 지구에 대량 충돌해 바다를 만들었다고 과학자들은 생각하고 있다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com

한국수력원자력·한전KPS컨소시엄(팀코리아)과 두산중공업이 지난 23일(현지시간) 아랍에미리트(UAE) 아부다비에서 바라카 원자력발전소에 대한 정비사업 계약을 체결했다. 바라카 원전 정비사업은 한수원이 자체 기술로 아부다비에 건설하고 있는 한국형 원전(APR) 1400 4기에 대해 유지 보수와 공공 정비를 하는 사업이다. 바라카 원전은 2009년 성사된 원전 수출 1호로, 원전 수출 당시 정비서비스 계약 기간은 당초 10~15년으로 예상했으나 이보다 훨씬 짧은 5년으로 확정됐다. 게다가 정비사업 수주 또한 팀코리아 단독이 아니라 미국과 영국 업체도 참여해 수출 당시의 대대적 선전과는 다른 결과가 나왔다. 현 정부의 ‘탈원전 정책’에 따라 관련 산업이 위축되자 다양한 부작용이 나타나고 있다. 한수원 퇴직자가 APR 1400 핵심 기술을 미국과 UAE에 유출했다는 제보가 접수돼 국가정보원이 수사 중이다. 유출이 의심되는 기술은 원전의 정상적인 가동 여부를 진단하는 프로그램 관련 기술로, UAE에서 APR 1400이 완공된 후 운영·정비 단계에서 한국에 대한 의존도를 낮추는 요인이 될 수 있다. 또 지난달 10일 발생한 한빛 원자력발전소 1호기의 열출력 급증 사고도 인재였다고 원자력안전위원회 등이 어제 발표했다. 한수원이 제어봉 제어능 측정법을 14년 만에 바꿨지만, 관련자 교육은 이뤄지지 않았고 제어봉 조작도 미숙해 대형 사고가 날 뻔한 것이다. 탈원전으로 인한 사기 저하가 기강해이로 이어진 셈이다. 에너지 전환 정책에 따라 우리나라는 2023년 준공 예정인 신고리 6호기가 정지하는 2083년 원전 제로(0)가 된다. 세계 에너지시장의 추세가 신재생에너지 비중을 높이는 것이라면 이에 동참하는 것이 맞다. 또 에너지 전환 정책은 신재생에너지의 비중을 높여 가면서 원전의 비중을 줄여 나가는 것이지만, 그 과정에서 원전 기술의 독보적 지위를 근거로 원전 수출도 유지해야 한다. 중소형 원자로, 핵융합, 원전 해체와 사용후핵연료 처리 등 새로운 원자력 기술 시장에 대해서도 논의해야 한다.

새달 9~16일 우주선 발사… 두달 뒤 착륙헬륨 t당 50억달러 초고가··· 달에 100톤핵융합발전 연료… 방사능 없는 자원 주목미국 우주광물 소유권 인정, 캐나다 민간 달탐사 허용일반인도 지구 밖을 나가는 우주여행 시대 개막이 임박한 가운데 인도가 달에 탐사선을 발사하는 것이 그다지 큰 뉴스가 아닐지도 모른다. 인도의 탐사선 발사가 성공하면 인공위성의 달 착륙은 미국, 러시아(소련), 중국에 이어 네번째 국가여서가 아니라 달 자원을 개발해 지구로 가져올 가능성을 타진하기에 주목을 받고 있다. 인도 우주연구기구(ISRO)가 7월 9일에서 16일 사이에 달 광물자원 탐사를 위한 찬드라얀 2호 탐사선을 발사할 예정이라고 밝혔다. 9월 6일 전후에 달 남극 표면에 착륙을 시도한다. 찬드라얀은 산스크리트어로 ‘달 운송수단’이라는 뜻이다. 인도의 달 탐사선 발사는 빅뱅 검증과 같은 과학적 지식에서 한 걸음 더 나아가 우주 팽창기 형성됐을 희귀 광물을 캐내는 실용적인 것을 목표로 한다. 앞서 ISRO는 2008년 인도의 첫 달 궤도 선회 우주선 찬드라얀 1호를 쏘아 올리고, 11년 만인 지난달 12일 찬드라얀 2호를 공개했다. 2008년 10월 22일 발사된 ‘찬드라얀 1호’는 달 궤도를 돌며 탐사 장비를 내려보내 달 표면을 조사했다. 찬드라얀 1호가 직접 달 표면에 내려가진 않았다. 찬드라얀 2호는 달 표면에 직접 착륙하는 것이 목표다. 찬드라얀 2호는 무게 3.8t으로 인도 남부 안드라 프라데시주의 스리하리코타 우주센터에서 발사된다.인도가 찬드라얀 2호를 쏘려는 것은 달에 매장된 호고가 희귀 금속을 탐사하기 위한 것이라고 미국의 광산업 전문매체 마이닝닷컴이 보도했다. 인도는 지금까지 어느 나라도 가보지 못한 달의 남면에서 폐기물을 남기지 않는 핵에너지원을 채굴할 계획이다. 바로 헬륨3이다. 헬륨3의 존재는 미국의 달탐사 우주선 아폴로가 가져온 샘플에서 확인됐다. 아폴로 17호 조종사로 1972년 달표면을 걸어본 지질학자 해리슨 슈미트는 헬륨3 채굴의 열렬한 지지자다. 헬륨3에 대해 유럽우주기구는 “이 동위원소는 방사능이 없어 위험한 폐기물을 남기지도 않는 만큼 융합로에서 더 안전한 핵에너지를 생산할 수 있을 것으로 생각된다”고 밝혔다. 마이닝닷컴에 따르면, 지구에는 미량만 매장돼 있는 헬륨3은 t당 약 50억 달러(약 5조 9275억원)나 하는 초고가 광물이다. 미국 항공우주국(NASA) 자문위원회 위원이자 위스콘신매디슨 대학 융합기술연구소의 제럴드 쿨치니 소장에 따르면, 달에는 약 100만t이 매장된 것으로 추정된다.이론상으로는 지구로 가져올 수 있는 헬륨3의 양은 25%. 그래도 최소 200년, 길게는 최대 500년간 지구의 에너지 수요를 충족할 수 있는 양이라고 글로벌 이코노믹이 전했다. 이런 연유로 헬륨3을 캐서 지구로 가져오는 능력을 갖춘 나라가 세계를 지배할 것이라는 말이 나오고 있는 것이다. 이미 중국과 유럽연합(EU)은 달에서 헬륨3을 추출해내는 방법을 모색 중이다. 중국은 21세기 들어 달에 두 번이나 탐사선을 착륙시켰고 추가로 착륙시킬 예정이다. 미국은 버락 오바마 행정부가 민간이 우주에서 채굴한 광물의 소유권을 인정했고 캐나다 정부도 민간 기업의 달탐사를 허용했다. 미국, 러시아, 인도 등 세계 우주 자원 개발 전쟁이 본격화하는 모양새다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

△ 문미옥 과학기술정보통신부 1차관은 19∼20일 프랑스 카다라슈에서 열리는 국제핵융합실험로(ITER) 이사회에 참석한다. ITER는 핵융합에너지의 대량 생산 가능성을 실증하기 위해 건설하는 연구시설로 한국과 미국, 유럽연합(EU), 일본, 러시아 등이 건설 프로젝트에 참여하고 있다. 한편, 문 차관은 이사회 참석에 앞서 17일 프랑스 파리에서 경제협력개발기구(OECD)의 울릭 쿤센 사무차장을 만나 한국과 OECD 간 과학기술 협력 확대 방안을 논의했다.

금이나 우라늄 등 중원소들이 우주에서 어떻게 생성되었는가를 밝힌 새 연구결과가 발표되었다. 새 연구에 따르면, 우주에 존재하는 대부분의 중원소들은 급속도로 회전하는 별들이 붕괴되면서 생성된 것이다. 자연에 존재하는 원소의 종류는 약 90여 가지인데, 그중에서 가장 가벼운 세 가지 원소인 수소, 헬륨, 리튬은 빅뱅 직후 1 분 남짓 흐른 우주의 초기 단계에서 나타났다. 원소 주기율표에서 원자번호 26번인 철(Fe)까지 이르는 원소들은 대부분 나중에 별들의 중심부에서 핵융합으로 만들어졌다. 그러나 주기율표에서 철보다 무거운 금과 우라늄과 같이 중원소가 생성되는 방식은 오랫동안 풀리지 않은 수수께끼였다. 이전의 연구가 제안한 핵심 단서로, 원자핵은 종종 빠른 속도로 충돌하는 중성자를 흡수하는데, 이 현상은 ‘r-프로세스’로 알려져 있다. “우리가 주기율표 탄생 150주년을 축하하는 올해까지도 우주의 중원소가 어떻게 생성되는지에 관해서 잘 모른다는 사실이 무척이 흥미로운 주제라는 생각이 들었다”고 캐나다 워털루 소재의 이론물리학 연구소의 대니얼 시겔 대표저자가 8일(현지시간)스페이스닷컴과의 인터뷰에서 말했다. 그러한 중원소에는 휴대용 전자제품에 쓰이는 금과 백금, 희토류 원소가 포함되어 있다. 2017년 LIGO(레이저 간섭계 중력파 관측소)와 Virgo 중력파 관측소를 통해 탐지된 중력파의 발견으로 인해 천문학자들은 중성자 별끼리의 충돌을 감지했다. 중성자 별은 초신성으로 알려진 대폭발로 죽어버린 별의 중성자들이 고밀도로 압축되어 만들어진 별로, 일종의 거대 항성의 시체라 할 수 있다. 중력파 발견은 연구자들로 하여금 대부분의 r-프로세스 원소가 중성자 별의 충돌-합병 때 벼려진 것이라는 결론에 도달했다. 천체의 거대한 충돌시 일어나는 극도의 고압-고온 환경이 중성자들을 핵자 속에 박아넣음으로서 중원소들을 생성하게 되었다는 것이다. 이러한 과정은 순식간에 일어나기 때문에 중원소들이 대량으로 생성되지는 않는다. 이것이 우주에 중원소들이 수소나 헬륨, 철보다 귀한 이유이자, 금이 쇠보다 비싼 이유이기도 하다. 2017년에 발견된 중성자 별 충돌은 블랙홀을 낳았다. 이전의 연구는 r-프로세스 원소의 대부분은 별들의 충돌 때 형성되는 블랙홀 주변의 강착원반에서 생성되는 것이라고 제안했다. “우리는 똑같은 물리학이 완전히 다른 천체 물리학 시스템에서도 발견될 수 있다는 것을 바로 깨달았다”고 시겔 교수는 밝혔다. 연구진은 붕괴되는 별 주위에 형성될 것으로 예상되는 강착원반에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 개발하여, 빠르게 회전하는 거대 항성이 종말을 맞으면서 초신성과 블랙홀로 진행해가는 과정을 추적했다. ​ 시겔 교수는 “우리는 이 강착원반에서 새로 태어난 블랙홀 주변에 많은 물질이 순환하는 것을 발견했다”면서 “전자, 양전자, 중성미자와 같은 입자들은 강착원반의 가장 안쪽 고밀도 영역에서 양성자를 중성자로 변환시키는 방식으로 상호작용하여 금이나 백금 같은 중원소를 생성한다”고 설명한다. 이어 “이번 연구에서 발견한 사실은 우리은하에서 무거운 원소 함량의 80% 이상을 거대 항성의 붕괴가 생산해야 한다는 것”이라면서 “거의 20%는 중성자 별 합병에서 나온 것”이라고 덧붙였다. 앞으로 강력하게 자화된 별이 초신성 폭발을 일으킬 때 만들어지는 다른 종류의 강착원반에서 원소가 어떻게 벼려지는지 연구할 예정이라고 밝히는 시겔 교수는 “우리는 또한 은하의 형성과 화학적 진화에 대한 우리의 연구결과가 우주론적으로 어떤 의미를 갖는지 탐구할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구결과는 온라인판 ‘네이처’ 지 5월 8일자에 발표됐다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　　

오늘도 하늘에서 빛나는 태양의 최후는 어떤 모습일까? 50억 년 후 태양의 마지막 모습을 엿볼 수 있는 천체사진이 미 항공우주국(NASA) ‘오늘의 천문사진’(APOD) 5월 1일자(현지시간)에 게시되어 우주 마니아들의 눈길을 끌고 있다. 고양이눈처럼 보인다고 하여 ‘고양이눈 성운’이라는 별명을 얻은 NGC 6543 성운은 보는 이에 따라 거대한 우주의 소라껍질처럼 보이는 용자리의 아름다운 행성상 성운이다. 거리는 약 3000광년이다. ​태양과 비슷한 크기의 별이 생애의 마지막 단계에 이르면 외곽층을 이루는 별 껍질이 우주공간으로 탈출하여 이처럼 동심원 형태의 가스 고리를 만들어낸다. 말하자면 별이 죽어가는 순간 들려주는 백조의 노래라고도 할 수 있다. 이런 성운에 행성상 성운이란 이름이 붙은 것은 망원경이 없던 옛날 천문학자들이 마치 행성처럼 보인다고 하여 붙인 이름일 뿐, 사실 행성하고는 전혀 상관이 없는 천체다. 별들도 태어나서 살다가 죽은 것은 인간과 다를 바가 없지만, 그 임종의 모습이 다 같지는 않다. 무엇이 별들의 운명을 결정하는가? ​바로 덩치다. 즉, 별의 질량이 그 별의 운명을 결정짓는 것이다. 태양보다 수십 배 큰 별은 장렬한 폭발로 그 삶을 마감한다. 초신성 폭발이다. 반면, 태양 같은 작은 별들은 비교적 조용히 생을 마감한다. 별이 핵융합으로 중심핵에 있던 수소가 바닥나면 핵융합의 불길은 그 외곽으로 옮겨가고, 별의 바깥층이 크게 가열되어 팽창하기 시작하는데, 이때 별의 표면온도가 떨어져 붉은색을 띠게 된다. 이른바 적색거성이 되는 것이다. 그리고 별의 표면층이 중력을 벗어나 우주공간으로 탈출하기 시작하고, 별 속에서 진행되던 핵융합이 멈춤에 따라 별은 스스로의 중력을 지탱하지 못하고 수축하기 시작한다. 태양 정도 크기의 별은 지름이 대략 100분의 1 이하로 수축되어 지구 크기 정도로 줄어든다. 고양이눈 성운의 아름답고 복잡한 구조가 대략 대칭적인 모습을 띠고 있음을 알 수 있는데, 이런 복잡한 구조가 어떻게 형성되는지는 아직 잘 알려져 있지 않다. 위 사진은 하블 우주망원경과 찬드라 X-선 망원경 데이터를 디지털로 합성해 만든 것이다.너비 1광년에 이르는 이 아름다운 성운은 50억 년 후 우리 태양이 어떤 운명을 맞을 것인가를 보여주는 샘플이라고도 할 수 있다. 이 성운 한가운데 있는 별은 백색왜성으로 그전 별의 속고갱이라 할 수 있는데, 약 1000년 전에 자신의 겉 표면을 우주공간으로 날려버리고 저 같은 성운을 형성한 것이다. 앞으로 50억 년 후면 수소를 다 태운 우리 태양도 바깥껍질이 떨어져나가 이와 비슷한 행성상 성운을 만들 것이고, 나머지 중심부분은 수축하여 지구 크기의 백색왜성이 될 것이다. 그때가 되면 수성과 금성은 부풀어오른 태양 적색거성의 불길 속으로 들어가게 될 것이고, 지구는 바다와 대기가 증발하여 우주공간으로 날아가고 지각은 녹아내릴 것이다. 그리고 태양의 행성상 성운은 나선성운과 같은 아름다운 우주 쇼를 펼치다가 몇만 년 후면 완전히 소멸할 것이다. 하지만 걱정할 필요는 없다. 이런 일은 몇십억 년 후에나 일어날 테니까. 하지만 여러분은 지금 태양의 50억 년 후 운명을 본 것이나 진배없다. 우주의 법칙은 냉엄하니까. 그러니 오늘 지구가 티끌처럼 날려 사라진다 해도 내일 우주에는 아무 변화도 없을 것이다. 철학자들은 이를 천지불인(天地不仁)이라 한다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

태양을 비롯한 은하계의 별은 각자 다른 속도와 방향으로 우주를 여행한다. 하지만 이 가운데 극히 일부만이 은하계의 중력을 이기고 탈출할 만큼 속도가 빠르다. 이렇게 빠른 속도로 이동하는 초고속별(Hypervelocity star, HVS)은 몇 가지 이유로 생성되는데, 가장 대표적인 경우는 은하 중심 블랙홀의 강력한 중력이다. 마치 태양계 탐사선이 행성을 지나면서 중력 도움을 얻어 속도가 빨라지는 것처럼 블랙홀에 가까이 다가간 별 가운데 일부는 흡수되는 대신 속도를 얻어 초고속별이 된다. 물론 매우 드문 경우다. 2014년에 과학자들은 LAMOST-HVS1이라는 초고속별을 발견했다. 이 별은 태양 밝기의 3400배에 달하는 크고 밝은 별로 은하 중심 기준으로 시속 160만㎞의 빠른 속도로 은하계를 빠져나가고 있다. 최근 미국 미시간 대학 연구팀은 이 별의 이동 궤도를 상세히 연구해 그 기원에 대한 단서를 찾아냈다. 연구팀에 따르면 LAMOST-HVS1은 태양 질량의 8.3배에 달하는 큰 별로 생긴지 얼마 되지 않은 어린 별이다. 따라서 이 별이 다른 은하계에서 왔을 가능성은 배제할 수 있다. 사실 별은 질량이 클수록 핵융합 반응이 더 강하게 일어나 수명이 짧다. 따라서 외부 은하에서 우리은하로 들어오는 초고속별은 대부분 질량이 크지 않은 것들이다. LAMOST-HVS1의 경우 당연히 우리은하에서 생성되어 밖으로 빠져나가는 중이다.그런데 LAMOST-HVS1의 이동 방향을 조사한 결과 놀랍게도 이 별은 은하 중심이 아니라 그보다 밖인 나선 팔에서 생성된 것으로 나타났다. 그런데 이렇게 큰 별을 시속 160만㎞로 밀어 내기 위해서는 매우 강한 중력이 필요하다. 연구팀의 추산으로는 다른 별이나 성단의 중력으로는 어림없고 적어도 태양 질량의 1만 배에 달하는 질량을 지닌 중간 질량 블랙홀(intermediate mass black hole) 정도는 돼야 한다. 이 이야기는 은하계의 나선 팔 한쪽에 아직 알려지지 않은 중간 크기 블랙홀이 있다는 이야기다. 블랙홀은 질량에 따라 항성 질량 블랙홀과 거대 질량 블랙홀로 나눌 수 있다. 전자는 큰 별이 초신성 폭발 후 생성된 것으로 태양 질량의 5배 정도 질량이고 후자는 은하 중심에서 많은 물질을 흡수한 블랙홀로 태양 질량의 수백만 배 이상이다. 그런데 우주에는 이 중간에 해당하는 질량을 지닌 블랙홀도 존재한다. 중간 질량 블랙홀은 은하계 곳곳에 숨어 있는 것으로 생각되는데, 아직 그 숫자와 생성 과정은 미스터리로 남아 있다. LAMOST-HVS1의 이동 방향을 연구한 과학자들은 우연히 중간 질량 블랙홀이 숨어 있을 가능성이 큰 지역을 확인한 셈이다. 하나의 발견이 또 다른 발견을 이끄는 일은 과학에서 드문 일이 아니다. 앞으로 연구를 통해 더 흥미로운 사실이 밝혀질 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

세계 원자력시장은 기존 대형 상용원전 건설·운영 중심에서 점차 중소형 원자로, 해양 원자력 등 원전 기술과 다른 분야의 융복합 시대로 나아가고 있다. 우리나라의 원자력 기술은 실제 가동원전 운영 경험 등으로 상당히 축적된 상태지만, 우주·국방·해양 분야 등에 대한 원자력 기술 접목은 미흡한 상태다. 아울러 미래 에너지원으로 각광받는 핵융합 분야의 지속적인 발전도 중요하다. 대형 상용원전만 고집할 게 아니라 신시장 창출을 위한 방사선 분야 등에 관한 원자력 관련 인력을 확보해야 할 필요성이 제기된다.향후 원전의 미래를 얘기할 때 중소형 원자로 개발과 수출을 빼놓을 수 없다. 전 세계적으로 지역난방, 수송용 동력 등의 수요가 늘고 있기 때문이다. 11일 한국원자력연구원에 따르면 우리나라는 1997년부터 스마트 원자로를 개발하기 시작해 2012년 7월 표준설계인가를 획득했고, 2015년에 수출용으로 개발을 완료했다. 스마트 원자로는 100MW급의 소형 원자로(높이 13m, 직경 6m)로, 발전 능력이 기존 원전의 10분의1 이하다. 소외 지역이나 벽지 등 인구 10만명 도시에 전기와 물을 공급할 수 있다. 우리나라는 중소형 원자로의 해외시장 진출에는 일찌감치 성공했다. 2015년 9월 사우디아라비아와 ‘스마트 건설 전 상세설계’(PPE) 협약을 맺어 지난해 11월 말 공동 설계를 끝냈다. 올해 2월 말에는 공동 설계 문서를 사우디에 보냈고, 사우디 측의 검토 의견을 기다리고 있다. 김긍구 한국원자력연구원 스마트개발사업단장은 “부지 선정과 건설 비용에 대해 협상을 진행 중”이라고 말했다. 정부는 요르단 등에도 스마트 원자로 추가 수출을 타진 중이다. 스마트 원자로와 같은 중소형 원자로는 핵 추진 쇄빙선, 해상 원전 등의 신시장 발굴에 활용될 수 있다. 미래에는 우주선이나 오지 등 극한 환경에서 사용될 초소형 원자로가 개발될 것으로 보인다. 과학기술정보통신부는 지난 1월 말 ‘2019년도 원자력융복합기술개발사업 신규 과제 공고’를 내고 ▲해양·해저 탐사선용 원자력 전력원 ▲해양 부유식 초소형 원자로 ▲우주 극한 환경 초소형 원자로 등에 대한 연구 신청을 받기로 했다. 다만 원자력 추진선 등은 선진국의 기술 발전이 상당한 수준이라 국내 핵심 기술이 개발되지 않으면 선진국으로부터의 기술 이전이 쉽지 않을 수 있다.미래 에너지원으로는 ‘인공태양’이라 불리는 핵융합 분야가 각광받고 있다. 핵융합 에너지는 바다에서 원료인 중수소 등을 무한 공급받을 수 있고 폭발 위험, 고준위 방사성폐기물 발생이 없기 때문이다. 지난달 13일 국가핵융합연구소는 한국의 ‘인공태양’으로 불리는 ‘케이스타’의 플라스마 원자핵(이온) 온도를 1.5초 동안 섭씨 1억도 이상 올리는 데 성공했다. 1억도는 핵융합 반응이 잘 일어나는 최적의 온도로 알려져 있다. 우리나라는 세계 과학 선진국들과 국제핵융합실험로(ITER) 공동 개발 사업에 참여 중이며, 핵융합 발전의 상용화는 2050년대가 될 것으로 보인다. 다만 일각에서는 온실가스 등 기후변화 등의 시급성을 감안해 먼 미래의 일인 핵융합보다는 신재생에너지에 투자하는 것이 낫다는 주장도 나온다. 비발전 분야에서는 의료·바이오 등에 활용되는 방사선 분야가 뜨고 있다. 산업통상자원부에 따르면 방사선 이용 기술은 2012년부터 연평균 3.8%씩 증가해 17조 1000억원 규모의 시장이 됐다. 정보기술(IT)·생명공학기술(BT)·나노기술(NT) 등과 방사선기술을 융합해 첨단소재 기술을 개발할 수 있고, 암과 뇌질환 치료에도 방사선이 활용되고 있다. 의료 영상과 산업용 비파괴 검사 등과 관련된 시장도 점차 성장하고 있다. 앞으로는 신규 원자력 발전소 건설과 직접 연관 있는 인력은 줄어드는 반면 중소형 원자로·핵융합, 방사선 등 신유망 분야의 인력 수요는 늘어날 전망이다. 산업부에 따르면 2016년 기준 대학의 원자력 전공 인력은 79%가 원자력계에 진출하지만 원자력 발전 관련 전체 산업에서 차지하는 비율은 8.2%다. 방사선 관련 학과를 졸업하는 학생 가운데 64.1%가 전문대학에서 배출되고 있는데, 의료기관 등으로의 쏠림 현상으로 현장에서 수급 불균형이 발생하고 있다. 그럼에도 방사선 분야는 다른 산업과의 융합을 통해 신시장 창출 분야로 떠오르고 있어 앞으로 종사자가 더욱 늘어날 전망이다. 원자력 전공 인력은 주요 7개 대학 경쟁률이 여전히 7.9대1(2019년 기준)의 비율을 유지하고 있다. 산업부 관계자는 “발전 부문 축소에도 원자력의 미래를 밝게 보는 학생과 학부모들의 시각이 반영된 결과”라고 평가했다. 이에 원자력 발전 종사자 또는 원자력 전공자들이 방사선 산업과 다른 분야의 융복합 분야로 전환하려는 노력이 필요하다. 이런 노력은 원전업계 현장에서도 진행되고 있다. 지난 2월 28일 정재훈 한국수력원자력 사장은 제주대 에너지공학과 교수, 학생 대표들과 간담회를 했다. 정 사장은 “방사선 기술, 소형 원자로, 핵융합로 등으로 사업 진출 분야를 넓혀 원자력산업 생태계 보호에 주력하겠다”고 밝혔다. 세종 황비웅 기자 stylist@seoul.co.kr

현 정부의 에너지 전환 정책에 대한 소모적 논쟁이 지속되고 있다. 신규 원전 건설은 중지되고, 노후 원전의 수명 연장도 금지되면서 원전은 향후 60~80여년에 걸쳐 단계적으로 줄어들 예정이다. 반세기 동안 축적된 원자력 기술과 인력의 활용을 두고 논란이 일고 있지만 이들은 원전 건설 외에도 다양한 분야에서 쓰일 수 있다. 이제 원자력산업의 축소지향적 구조조정이 아닌 새로운 성장동력 발굴과 산업구조 전환을 통해 원자력의 미래를 고민하고 제시할 때다. 3회에 걸쳐 원자력의 현재를 살펴보고 미래 가능성을 조망해 본다.국내 원자력산업은 발전 분야와 비발전 분야로 나뉜다. 발전 분야는 원자력발전소의 설계와 주기기·보조기기 등 신규 원전을 건설하고 운영하는 산업이다. 다만 노후 원전 해체, 사용후 핵연료 처리 기술 등 후행주기 산업 기반은 미약한 상황이라 앞으로 관련 기술 개발이 절실하다. 선진국에 비해 뒤처진 해양·우주 등 다른 분야 활용에도 더 많은 노력이 필요하다. 비발전 분야는 의료·환경·소재 등의 다양한 분야에서의 활용을 말한다. 발전 분야보다 기술 수준은 낮지만 원자력산업에서 상당한 비중을 차지한다. 매출은 발전 분야가 27조 4000억원, 비발전 분야가 16조 4000억원이다. 인력은 발전 분야 인력(3만 7000명)의 2.5배인 10만 8000명 수준이다. 다만 해외에서는 비발전 분야의 융복합이 확대되고 있지만 우리나라는 다른 산업과의 융복합이 상당히 미흡하다. 이런 가운데 정부는 2017년 10월 24일 국무회의에서 ‘에너지 전환 로드맵’을 심의·의결했다. 로드맵에 따라 신규 원전 6기의 건설이 백지화되고, 노후 원전 14기의 수명 연장은 금지됐다. 지난해 6월 한국수력원자력(한수원) 이사회가 월성 1호기 조기 폐로와 신규 원전 건설계획 취소를 의결함에 따라 60년 이상 장기간에 걸쳐 원전이 줄어들 예정이다. 박종운 동국대 원자력공학과 교수는 “다른 나라들도 여러 사정으로 원전 추가 건설이 어려운 환경이 되고 있다”면서 “우리나라의 원전 수출이 만만한 상황이 아니라서 특단의 대책이 필요한 상황”이라고 우려했다.원전 건설 축소 추세는 해외에서 더욱 적극적이다. 세계원자력협회(WNA)에 따르면 독일, 이탈리아, 스위스, 오스트리아 등은 원전 제로화를 선언했다. 미국은 1979년 스리마일아일랜드 원전 사고 이후 34년 동안 신규 원전 건설을 중지했다. 2012년 4기 건설을 재개했지만 이 중 2기 사업비가 98억 달러에서 250억 달러로 늘어나면서 건설이 중단됐다. 영국도 원전 사고 이후 20년 넘게 원전 건설을 중단했다가 재개했지만 경제성 하락, 자금 조달 문제가 불거졌다. 결국 일본 도시바가 영국 무어사이드 원전사업에서 철수했고, 히타치사는 윌파 원전사업을 중단했다. 일본은 후쿠시마 원전 사고 이후 ‘원전 제로’를 선언했다가 아베 정권이 들어서면서 ‘원전 가동 재개’ 쪽으로 방향을 틀었다. 그럼에도 전력회사들이 속속 원전 폐로를 선언하고 있다. 니혼게이자이신문에 따르면 현재 전체 원전의 40%인 24기가 폐로 결정됐거나 폐로를 검토 중이다. 대형 상용 원전 건설이 축소되면서 세계 원전업계는 원전 건설·운영 중심에서 안전, 제염(원자력 오염 제거)·해체, 중소형 원자로 등으로 산업구조를 다변화하고 있다. 산업통상자원부 관계자는 “독일의 경우 원전을 운영하는 E.ON 등 4개 에너지기업은 재생에너지 등으로 사업 구조를 전환하고 있으며, 해체 관련 산업 생태계가 성장하고 있는 중”이라고 말했다. 미국과 러시아는 중소형 원자로의 기술 개발과 수출을 추진 중이다. 산업부 관계자는 “중소형 원자로는 상용 원전에 비해 대규모 투자와 송전설비 부담이 적어 일부 국가에서 대안 중 하나로 모색되고 있다”고 밝혔다.우리나라의 원자력 업계도 신규 원전 건설 일변도에서 벗어나 새로운 분야의 성장동력 창출을 모색하고 있다. 원자력의 미래가 원자력기술과 다른 분야의 융복합에 있다는 인식도 퍼지고 있다. 우주·해양·극지 등 미래형 원자력 발전 분야로 눈을 돌려야 한다는 것이다. 우주 분야에서는 장기간 우주 탐사, 다른 행성에서의 작업 등을 위해 연료 부피가 작고, 장기간 지속가능한 원자력 발전 활용이 필수적이다. 북극항로 개척, 해양플랜트 등 극한 환경에서의 동력원으로 원자력 발전 시스템을 활용하고자 하는 수요는 꾸준히 늘어나고 있다. 정부는 핵융합 발전도 2050년대까지 상용화할 것으로 기대하고 있다. 특히 방사선을 활용한 의료·바이오 시장이 커질 전망이다. 방사선을 난치성 질환의 진단과 치료에 활용할 수 있고, 기후변화와 각종 재해에 대응하는 육종기술을 개발할 수 있다. 방사선을 활용한 미세먼지 오염원 추적 또는 미세먼지 저감기술 개발도 가능하다. 정보기술(IT) 분야와의 융합, 중성자·방사선을 이용한 신소재 개발에도 활용할 수 있다. 임채영 원자력연구원 정책연구센터장은 “원자력은 우리나라뿐 아니라 해외에서도 중요한 에너지원의 역할을 할 것이므로 관련 산업을 육성할 필요가 있다”고 강조했다. 세종 황비웅 기자 stylist@seoul.co.kr

우리나라라면 수학공식이나 달달 외울 14세 소년이 첨단 물리학의 집합체인 ‘핵융합로’를 스스로 만들어냈다면 믿을 수 있을까? 최근 미국 USA투데이, 폭스뉴스 등 현지언론은 멤피스에 사는 잭슨 오스왈트(14)가 실제 작동하는 핵융합로를 제작하는데 성공했다고 보도했다. 잭슨이 만들어낸 소형 핵융합로는 놀랍게도 인터넷을 통한 독학과 부모의 적극적인 지원 덕에 가능했다. 처음 잭슨이 핵융합로에 관심을 가진 것은 불과 12살 때. 이후 소년은 인터넷에서 이와 관련된 정보와 제작방법을 찾아 연구하기 시작했다. 이어 이베이를 통해 진공부품, 펌프 등 관련 장비를 사들여 제작에 들어간 잭슨은 13세 생일을 맞이하기 불과 몇시간 전인 지난해 1월 19일 마침내 소형 핵융합로를 제작하는데 성공했다.보도에 따르면 잭슨의 핵융합로는 5만볼트의 전기를 사용해 중수소 가스를 가열하고 핵을 융합시켜 에너지를 만든다. 다소 무시무시하게 느껴지는 핵융합(核融合, nuclear fusion)은 두 개의 원자핵이 모여 하나의 무거운 원자핵을 형성하는 현상으로, 핵융합로는 이 현상을 에너지로 전환시켜 전력 등으로 활용시키는 장치다. 흔히 ‘인공 태양’을 만드는 것에 비유하며 차세대 에너지원으로 각광받는 분야이기에 어린 소년의 성취는 무척이나 놀랍다. 잭슨은 “처음 핵융합로를 만들게 된 계기는 이를 통해 무엇을 할 수 있는지 사람들에게 알려주고자 한 것”이라면서 “집에 있는 오래된 놀이방을 개조해 실험실로 활용했다”고 밝혔다. 이어 “이베이에서 필요한 부품을 샀으나 내 프로젝트에 맞게 개조해야 했다”고 덧붙였다.잭슨의 이른 성공이 가능했던 것은 부모의 뒷받침 덕이었다. 어린 아들을 위해 빈방을 실험실로 제공했고 총 1만 달러(약 1100만원)에 달하는 비용을 제공했다. 또한 전문가들에게 부탁해 방사능과 전기 작동의 위험성을 아들에게 교육시켜 안전한 실험이 될 수 있는 여건을 만들어줬다. 아빠 크리스는 “솔직히 아들이 정확히 무엇을 만드는지 이해하지는 못했다”면서 “다만 안전이 최우선이라 생각해 이에대한 지원에 노력했다”며 웃었다. 보도에 따르면 핵융합로를 만들어 낸 종전 최연소 기록은 지난 2008년 당시 14세였던 미국인 학생 테일러 윌슨이 갖고 있었다. 때문에 현지언론은 잭슨이 적어도 미국 내에서는 새로운 최연소 기록을 세운 것으로 평가했다. 박종익 기자 pji@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

정부가 수소경제 활성화 계획을 발표하면서 수소의 안전성 문제에 관심이 쏠리고 있다. 혹시 거리를 달리던 수소차가 사고가 나면 ‘수소폭탄’으로 변해 주변을 초토화시키는 것은 아닌가 하는 불안에 떠는 이도 적지 않다. 17일 산업통상자원부와 자동차 업계 등에 따르면 수소차가 사고가 난다고 해도 수소폭탄처럼 큰 폭발력을 일으키기는 어렵다. 수소차에 쓰이는 수소와 수소폭탄에 사용되는 수소의 종류가 다르기 때문이다. ●수소차 수소 저장용기 소재 철보다 10배 강해 수소차에 사용되는 수소는 일반적인 수소분자(H₂)다. 수소차의 운전 온도도 70℃ 정도다. 반면 수소폭탄 등에 쓰이는 수소는 중수소와 삼중수소다. 중수소와 삼중수소는 섭씨 1억℃의 온도와 함께 수천기압의 압력이 순간적으로 작용해야 핵융합 반응이 일어난다. 이는 수소폭탄을 만드는 것이 어려운 이유임과 동시에 사고가 난다고 해도 수소차가 수소폭탄처럼 폭발하지 않는 이유다. 수소차의 에너지원인 수소 저장용기는 물리·화학적 폭발 가능성을 모두 고려해 제작된다. 수소 저장용기 소재는 철보다 10배 강한 탄소섬유 강화플라스틱으로 수심 7000m에서도 견딜 수 있게 만들어진다. 정승일 산업부 차관은 “수소가 공기보다 14배 가볍기 때문에 누출 시 빠르게 대기로 퍼져 화학적 폭발 가능성도 낮다”고 설명했다. ●수소 위험도, 가솔린·LPG·도시가스보다 낮아 한국산업안전공단과 미국화학공학회에 따르면 자연발화온도, 독성, 불꽃온도, 연소속도 등을 평가한 수소의 종합 위험도는 1로 가솔린(1.44), LPG(1.22), 도시가스(1.03)보다 낮다. 충전소는 긴급차단장치, 가스누출 경보장치 등 안전장치가 마련된다. 정 차관은 “현재 미국, 유럽, 일본 등 선진국에서 10년 이상 운영하고 있지만 현재까지 안전사고는 없다”고 말했다. 김동현 기자 moses@seoul.co.kr

공공연구노조 “직접고용이 돈 적게 들어” 반대입장 과학기술분야 정부출연연구기관들이 용역직 정규직 전환을 위한 공동출자회사를 만든다. ‘공동출자회사 추진협의회’는 비정규직의 정규직화란 정부 방침에 따라 청소나 경비 등 용역업무를 맡은 노동자들의 고용안정과 처우개선을 위해 공동출자회사 추진방향과 운영원칙을 만들어 14일 발표했다. 추진협의회에는 25개 과학기술 정부출연연 중 한국생산기술연구원, 녹색기술센터, 국가핵융합연구소, 세계김치연구소 4곳을 제외한 21개 출연연이 참여했다. 추진협의회는 용역 노동자들의 고용안정성을 확보하기 위해 설립근거를 정관에 명시하고 자본금 4억원은 참여하는 21개 출연연이 100% 지분을 내고 사업 범위도 정부출연연과 공공기관의 사업에 한정할 방침이다. 가칭 ‘주식회사 과학기술종합서비스’는 외부 전문가를 대표이사로 영입하지만 6명의 이사와 감사 1명은 무급 비상임직으로 출연연 직원이 겸직하는 방식으로 구성될 계획이다. 또 자본금을 출자한 21개 출연연 원장들이 참여하는 운영위원회를 구성해 운영사항 전반을 격월로 검토할 예정이다. 현재 출연연 청소, 경비, 식당 운영 등 용역업무는 업체들이 경쟁입찰 방식으로 맡고 있기 때문에 1년 단위로 고용계약을 맺고 있다. 그렇지만 공동출자회사의 경우 출연연의 용역업무에 대한 수의계약을 통해 노동자들은 소속기관 변경이나 1년 단위의 계약 없이 정년이 보장된다고 추진협의회 측은 설명하고 있다. 또 직무나 용역 업체간 정년이 상이한 현재와는 달리 노동자들의 정년이 65세로 보장되고 65세가 넘는 노동자에 대해서는 촉탁직 제도를 통해 계속 일을 할 수 있게할 계획이다. 추진협의회는 출자회사는 ‘이윤 0%’를 목표로 하고 있으며 1개 전문업체가 수의계약 방식으로 운영하기 때문에 관리인력 운영비 절감효과가 있고 이렇게 절감된 재원과 이윤들은 모두 노동자 처우 개선 및 임금인상에 투입할 수 있다고 강조하고 있다. 추진협의회 관계자는 “참여한 21개 기관별로 관련 노동자들과 협의 후 설립을 추진하고 있기 때문에 실제 출자회사 설립은 4~5월경이 될 것으로 본다”면서 “일부 노동자들은 소속감을 이유로 출자회사가 아닌 출연연에서 직접 고용을 해달라고 요구하고 있어 협의가 잘 되지 않는 곳도 있는 것이 사실”이라고 말했다. 반면 공공연구노조측은 출연기관들의 출자회사 설립보다 기관별로 직접 고용하는 것이 비용이 훨씬 적게 투입될 것이라고 주장하고 있어 설립까지는 시간이 걸릴 수 있다는 전망이 나오고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

하늘에는 수천억 개의 별이 있다. 수많은 별들 중에서 가장 가까운 별이 태양이다.태양은 태양계 공전의 중심이자 태양계 모든 생명체의 생명 유지 에너지를 제공한다. 갈릴레이가 망원경을 발명한 이후 태양도 관측 대상이 되었고 수백년에 걸쳐 끊임없이 관찰되고 있다. 그렇지만 여전히 태양에 대해 모르는 것이 너무나 많다. 태양의 중심에는 핵이 있고, 여기에서 수소 핵융합 반응에 의하여 빛이 만들어진다. 이 빛은 태양 중심부에서 복잡한 과정을 거쳐 겨우 태양의 표면으로 나오게 되는데, 이때 빛이 중심에서 표면으로 나오는 과정을 수식으로 표현하는 것이 복사전달 방정식이다. 복사전달 방정식에 따르면 태양 중심에서 만들어진 빛이 표면까지 나오는데 걸리는 시간은 무려 300만~1500만년에 이른다. 빛이 빠져 나오는 시간이 다른 이유는 각각의 광자가 진행하는 과정에 따라 시간이 오래 걸리기도 하고 금방 빠져 나오는 경우도 있기 때문이다. 솔직하게 이야기하면 많은 천체 물리학자들이 내놓은 복사전달 방정식 중에서 어느 것이 가장 정확한지 잘 알지 못하고 있기 때문이기도 하다. 아무튼 우리가 쬐고 있는 햇볕이 300만~1500만년 전에 만들어졌다는 건 재미있지 않은가. 빛이 만들어지는 태양 중심의 온도는 약 1500만도 정도이다. 그리고 태양의 반지름은 약 70만㎞이다. 1500만도의 빛이 70만㎞를 지나와서 표면에 이르면 온도는 약 5800K(켈빈, 약 5800도)로 떨어진다. 표면 온도가 약 5800도나 되는 이 거대한 불덩어리는 잠시도 가만히 있지 않고 불꽃을 일으키는데 이것을 홍염이라고 한다. 홍염은 짧게는 2~3일, 길게는 일주일가량 공중에 떠 있다. 지구 질량의 수십~수백배에 해당하는 물질이 수만 ㎞ 상공에 떠 있다는 것은 언뜻 이해하기 어렵다. 그것도 일주일 가까이 태양의 중력을 거스르고 떠 있는 이 현상은 아직도 물리적으로 풀지 못하는 수수께끼 중의 하나다. 태양의 작은 변화에 따라 지구는 빙하기에 들어갈 수도, 뜨거운 곳이 될 수도 있다. 이제부터라도 가끔 하늘을 보는 여유를 갖고 구름 속에, 때로는 저녁 노을 뒤에 있는 태양에 대해 조금씩 관심을 가져보았으면 한다. 그런 관심과 호기심이야말로 태양의 수많은 수수께끼들을 풀어가는 지름길이 될 수 있을 것이다.

지난 23일 25개 정부출연연구기관을 통합 관리하는 국가과학기술연구회 원광연 이사장이 취임 1년만에 서울에서 기자들과 만났다. 그동안 언론과의 접촉을 피해왔던 이사장과 공식적으로 첫 만남인데다가 최근 출연연 자율성 부여나 과제중심시스템(PBS) 개혁 등 정부출연연구기관과 관련한 다양한 사안에 대해 이야기를 들을 수 있을 것으로 기대해 많은 과학관련 취재진이 모였다. 그렇지만 기자간담회에 참석했던 이들 대부분은 실망스럽다는 반응이다. 질문에 대해 모호하고 장광설을 늘어놔 무슨 얘기를 하는지 알 수 없었다는 것이다. 그래서 기자간담회 이후 당시 오간 이야기를 풀어낸 녹취록을 다시 봐도 이해가 되지 않기는 마찬가지라는 것이다. 이 자리에서 가장 크게 논란이 된 것은 기관장이 돌연 사퇴한 한국원자력연구원에 관한 것이었다. (이사장)“원자력연구원이 국민의 신뢰를 상당부분 잃었고…문제가 생길 때마다 내가 나서야 했다. 시민단체고, 대전지역 이슈 당사자들, 인근 아파트 주민들을 제가 만나 빌다시피 했다. 시민단체들은 원자력연구원이 너무 불통이었다고 이야기하더라. (원자력연구원 원장) 취임 이후 소통이나 문제 대응이 사임의 배경이라고 생각한다.” (기자)“연구용 원자로와 발전용 원자로 차이에 대한 일반 시민의 공포는 과도하다고 할 수 있는데 적극적으로 해명하고 설명할 의무는 이사장이 갖고 있을 것 같은데 과도한 공포를 전체 의견으로 보는 것 아닌가.“ (이사장)“100% 안전하다는 과학적 근거는 없다. (한국)원자력연구원이 시내 한복판에 있는 한 절대로 (시민들이 이야기하는 안전문제를) 해소할 수 없다.” (기자)“원자력연구원을 쪼개서 통폐합하거나 이전하는 방안을 생각하고 있다는 이야기인가.” (이사장)“제2의 탄생으로 원자력연구원을 한 번 더 부활시킬 생각이다.” (기자)“그렇다면 연구용 원자로 폐로까지 고려하고 있다는 얘기로 들린다.” (이사장)“그렇게까지는 말하기 어렵다. 이전을 비롯해서 내가 공식적으로 말할 수는 없다.” 또 원 이사장은 뜬금없이 원자력연구원과 핵융합연구소의 통합에 대해서 이야기를 꺼내기도 했다. 두 기관이 별개이기는 하지만 ‘같은 소립자 연구’이기 때문에 같은 틀에서 봐야 한다는 주장이다. 원자력연구는 무거운 원자가 쪼개져 가벼운 원자로 변하는 핵분열에 관한 것이고 핵융합연구는 가벼운 원자들이 결합해 무거운 원자를 만드는 과정에서 나오는 핵융합에너지에 관한 것들이다. 전혀 다른 반응을 기초로 한 연구를 하는 연구소를 통합하겠다는 생각인 듯 싶은데 어떻게 하겠다는 것 없이 그냥 자신의 구상일 뿐이라는 것이다. 더군다나 이 같은 발언들에 대해 “구체적 계획이 있는가”를 묻는 질문에 대해 원 이사장은 “구상단계”이며 “자신의 생각일 뿐”이라고 답했다. 원 이사장의 발언을 꼼꼼히 뜯어보면 인사권자로서 관리기관 기관장의 사퇴에 대해 자신은 책임이 없다는 식의 ‘유체이탈’ 화법과 원자력연구원을 쪼개겠다는 것인지, 그렇다면 쪼갠 뒤 핵융합연구소와 통합은 어떻게 할 것인지에 대해 본인 스스로도 생각이 정리되지 않은 상태로 보인다. 또 녹취록을 보면 원자력연구원이 문제라는 생각 역시 시민단체나 인근 아파트 주민들의 이야기가 유일한 근거일 뿐이다. 사실 연구기관의 이전이나 통폐합은 연구원 부지선정과 그에 따른 해당 지자체와의 논의, 연구자들의 인사문제 등 복잡한 사안들이 많다. 또 해당 기관의 연구원 사기 문제도 있기 때문에 국가과학기술연구회 상위기관인 과기정통부를 넘어서 정부 전체에서 이야기돼야 할 부분이다. 그렇기 때문에 정부차원에서 공식적으로 논의되기 전에는 섣불리 입 밖으로 꺼내서는 안될 문제다. 정제되지 않은 기관장의 생각을 공식적인 자리에서 그저 “비공식적으로 이야기한다면”이라는 전제를 단다고 해서 무마될 일은 아니라는 말이다. 또 간담회에서 발언이 문제가 되자 간담회에 참석한 서울 지역 기자들이 아닌 대전지역의 한 언론을 통해 “그런 취지의 이야기를 한 것이 아니다”라는 해명을 하기도 했다.사실 원 이사장은 지난 1월 정부과천청사에서 열린 ‘과학기술 출연연 발전방안’ 브리핑 때도 본인이 하고 싶은 말만 하고 취재진의 질의응답은 받지 않고 사라진 뒤 문제가 되자 연구회 홍보실을 통해 “과기정통부에서 차관님과 이사장님은 질의응답을 받지 않고 나가는 것으로 정해줬다”고 과기부에 책임을 떠넘겼던 적이 있다. 다른 사람의 의견을 듣지 않는 것이나 신중해야 할 부분에 대해 자신의 생각을 거르지 않고 이야기하는 것은 손바닥의 앞과 뒤처럼 크게 다르지 않다. ‘과학기술 홍보 장관으로 기억되겠다‘는 주무 장관이나 정제되지 않은 발언을 쏟아내는 한없이 가벼운 입을 가진 기관장의 모습을 보면 한국의 과학기술 정책이 어디로 가는지 안타까울 뿐이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중국의 ‘인조태양'(人造太阳)이 17일 1억℃를 기록하는 등 상용화 전초에 돌입했다. 지난 2003년 인조태양 제작 완료 사실이 중국 언론을 통해 공개된 지 약 13년 만이다. 인조태양(핵융합실험장치)은 태양처럼 인류에게 무한한 청정 에너지를 제공할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. ‘인조태양’은 중국 정부가 자체적으로 설계하고 연구 개발한 장비다. 전통적인 화학 에너지와 비교해 핵 융합 에너지는 ‘클린에너지’에 속하며, 에너지 채취가 용이하다는 특징이다. 중국의 인조 태양 사업은 국제 열핵실험원자로(ITER)계획의 일환으로 추진, ITER 계획의 목적은 해수 중에서 수소의 동위원소 듀테륨을 추출해 핵융합 반응에 이용하는 것이다. 이는 곧 대규모 에너지 생산을 가능하게 하는 과정으로 학계에서는 태양의 에너지 생산 과정과 매우 유사하다는 분석이다. 단, 열핵융합은 1억℃의 고온 조건에서만 실현될 수 있다. 인조 태양은 지금껏 운영되고 있는 원자력 발전 방식과 비교해 ‘친환경적’이라는 평가를 받아오고있다. 현재 상용화된 원자력 발전 형태는 우라늄과 플루토늄 등 중금속 원소를 활용한 방식이다. 하지만 중국이 ‘인조태양’ 사업을 통해 도전해오고 있는 열핵융합은 중금속 등 재생불가능한 자원이 소모되지 않는다. 때문에 방사성 노출 위험 등이 없다는 장점을 가지고 있다. 인조태양은 핵융합이 에너지로 전환되는 원리를 이용, 두 개의 가벼운 원자핵이 한 개의 무거운 원자핵을 형성하며 에너지를 방출하는 형태다. 양쪽 끝이 도너츠 모양인 진공 용기 주위에서 조성된 자기장 전류를 활용, 핵융합 원료를 수 억도로 가열해 핵 융합 반응을 발생시키는 형태다. 다만, 핵융합 시 발생하는 에너지를 전화하기 위해서는 대규모 자금이 소요된다. 중국 정부는 이번 사업을 ‘국가 대 과학공정'으로 지정, 약 100억 달러 규모의 연구 개발 비용을 투자한 상태다. 2003년 중국과학원 산하 ‘플라즈마 이온체 연구소’에서 처음 시작된 ‘인조태양’ 제작 사실이 외부에 알려진 직후 비관적인 시선이 다수였다. 실제로 중국 정부 ‘인조태양’ 제작 도전에 대한 내용이 해외 언론을 통해 보도된 직후 다수의 학자와 서구 언론은 ‘중국의 (인조태양) 사업이 상용화에 성공하려면 최소 50년이 소요될 것’이라는 비관적인 전망을 내놓은 바 있다. 당시 서방 언론은 중국이 30∼50년이 걸려야 원자탄과 인공위성을 발사할 수 있을 것이라고 예측했다. 하지만 불과 15년이 흐른 올해 ‘인조태양’ 1억℃ 실험에 성공하며, 중국 과학계에서 매우 고무적인 분위기가 조성됐다. 더욱이 2009년 무렵 ‘인조태양’ 실험장치를 통해 5500만℃의 고온을 얻은 이후 약 10여 년 만에 1억℃의 고온을 기록했다는 평가다. 한편, 이번 연구 성공을 통해 중국과학원은 ‘자성밀폐융합’ 연구 분야 선진국으로 불리게 됐다는 평가다. 특히 이번 인조 태양 실험은 에너지 결핍으로 곤혹을 치르고 있는 중국에 풍부한 에너지 자원을 공급할 수 있을 것이라는 전망이다. 임지연 베이징(중국) 통신원 cci2006@naver.com

천문학자들이 독특한 사연을 지닌 쌍성계를 발견했다. 지구에서 큰개자리 방향으로 1만4000광년 떨어진 행성상 성운인 M3-1은 태양 같은 별이 죽고 남은 가스 성운으로 우주 공간으로 흩어지는 별의 잔해다. 하지만 호랑이가 죽어서 가죽을 남기듯 별 역시 그냥 사라지는 것이 아니라 중심부에 남은 물질이 뭉쳐 백색왜성 같은 새로운 천체를 만든다. 국제 천문학자 팀은 이 과정을 상세히 연구하기 위해 허블우주망원경을 이용해 M3-1을 관측했다. 그런데 관측 결과 성운 중심에 있는 별이 하나가 아니라 두 개라는 사실이 밝혀졌다. 하지만 이는 전혀 예상치 못했던 결과는 아니다. 행성상 성운 중심 쌍성계는 죽은 별이 남긴 백색왜성과 아직 살아있는 동반성으로 구성된 쌍성계로 의외로 드물지 않다. 우주에는 두 개의 별이 서로의 질량 중심을 공전하는 쌍성계가 흔하고 형제별 가운데 하나가 먼저 죽으면 이런 이종 쌍성계가 형성되기 때문이다. 연구팀이 놀란 진짜 이유는 이 두 별이 너무 가까이 있었기 때문이다. 연구의 리더인 스페인 카나리아 천문연구소 데이빗 존스에 의하면 두 별의 공전 주기는 3시간에 불과해 사실상 거의 붙어있는 수준이다. 물론 허블우주망원경을 포함해 어떤 망원경으로도 이렇게 붙어 있는 별을 분리해 관측하는 건 불가능하다. 대신 과학자들은 주기적인 밝기 변화를 확인해 공전 주기를 계산했다. 이번 발견은 역대 가장 짧은 공전 주기를 지닌 행성상 성운 중심 쌍성계로 기록됐다. 이 발견은 단지 공전 주기가 짧은 것 이상의 의미가 있다. 너무 가까운 거리 때문에 동반성의 표면 물질은 빠른 속도로 백색왜성으로 흡수된다. 백색왜성은 매우 압축된 천체이므로 표면 중력이 극단적으로 커서 흡수된 가스는 고온 고압 상태로 압축된다. 이렇게 백색왜성의 표면에 모인 수소 가스는 어느 순간 임계점을 넘으면 강렬한 핵융합 반응을 일으키면서 폭발한다. 어두운 별이 갑자기 밝기가 100만 배 커지는 신성(nova)이 되는 것이다. 밤하늘에 갑자기 새로운 별이 보이는 신성은 오래전부터 인류의 관심을 끌었다. 과학자들은 그 정체가 사실 격렬한 핵융합 반응이라는 것을 밝혀냈지만, 아직도 풀리지 않는 미스터리가 남아 있다. M3-1은 머지않아 신성이 될 후보로 백색왜성의 진화와 신성 폭발을 연구할 좋은 기회가 될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com