자연을 있는 그대로: 국민 한 표의 중요성과 헬륨3은 무엇?

자한당만 없으면 헬륨3을 달에서 가져올 날도 곧 다가오지 않을까?

지구상에서는 없고 달에는 있다는 헬륨3에 대한 보도가 나와 흥미롭게 본다.

경향신문 보도 먼저보자.

‘달에는 청정에너지 '헬륨3' 가득 매장, 세계 각국 탐사 서둘러..한국은 "글쎄"’라는 제하에,

2009년 개봉한 영국 영화 <더 문(The Moon)>에는 달 기지에 고립된 채 혼자서 생활하는 남성이 등장한다. 이 남성의 임무는 달에서 ‘헬륨(Helium)3’라는 물질을 채굴해 지구로 보내는 것이다. 3년간의 임무가 거의 끝날 때쯤, 자신은 사람이 아닌 복제인간이며 3년의 임무 기간은 곧 복제인간의 수명이라는 점을 깨닫는다. 수명이 다하면 다음 복제인간이 기지로 투입되고, 자신을 사람이라고 착각한 복제인간은 행복한 가정의 모습이 담긴 조작된 기억을 더듬으며 고된 노동 속에서 3년을 보내는 것이다.

흥미로운 점은 이 영화에서 소재로 삼은 헬륨3라는 물질이다. 가장 큰 특징은 엄청난 에너지양이다. 헬륨3 1g은 무려 석탄 40t과 비슷한 에너지를 낸다고 알려져 있다. 달에 묻힌 헬륨3는 대략 100만t으로 추정된다는 게 과학계의 분석인데, 지구 전체에 1만년간 에너지를 공급할 수 있다. 게다가 헬륨3로 만드는 핵융합 발전은 방사능을 배출하지 않는다. 청정에너지인 셈이다.

헬륨3에 대한 관심은 2000년대 초반부터 과학계에서 회자됐지만 비교적 유가가 낮았던 데다 아폴로 계획 이후 사실상 달이 버려져 있었기 때문에 크게 주목받지는 못했다. 게다가 당시엔 미국과 러시아 말고는 달에 착륙선을 보낼 만한 기술을 갖춘 국가도 없었다. 그런데 최근 들어 상황이 달라지고 있다. 석유 고갈 시점이 다가오면서 채굴과 운반 비용을 감안해도 헬륨3의 잠재적 가치가 예전보다 높아졌고, 특히 중국과 인도, 일본 같은 신흥 우주강국들이 달에 갈 역량을 확보한 때문이다. 실제로 외신에 따르면 인도는 이달 발사할 달 착륙선의 주된 임무를 월면에 널린 헬륨3 채굴 가능성을 타진하는 데 두고 있다. 만약 인도가 이번 탐사를 계기로 구체적인 성과를 낸다면 헬륨3에 대한 관심은 더욱 커질 것으로 보인다.

하지만 우리 정부가 2018년 내놓은 우주진출의 종합 청사진인 ‘제3차 우주개발 진흥 기본계획’에는 헬륨3에 관해 이렇다 할 언급은 없다. 기본계획에 ‘무인 달 탐사 기반 미래 우주자원 채굴 역량 확보’라는 항목이 있긴 하지만 발사체 개발을 기초로 한 ‘안전보장’이나 지구관측 위성 개발을 중심으로 한 ‘삶의 질 향상’보다 한참 후순위로 밀려 있다. 실제로 헬륨3 채굴 가능성을 명시적으로 언급하는 건 성급하다는 목소리가 국내 과학계에 있는 게 사실이다. 핵융합 과학계의 한 관계자는 “헬륨3가 공급된다면 핵융합 발전을 위한 중요한 선택지 하나가 늘어나는 셈”이라면서도 “현재 우리나라와 세계 핵융합 연구의 주된 방향은 헬륨3가 아닌 삼중수소를 활용하는 것”이라고 말했다. 언제 지구로 들여올지 알 수 없는 헬륨3를 기초로 연구를 하긴 현실적으로 어렵다는 뜻이다. 주무 부처인 과학기술정보통신부 관계자도 “우주기술 선진국인 미국도 헬륨3에 관한 구체적인 채굴 계획을 언급하고 있지는 않다”고 말했다.

하지만 다른 한쪽에선 헬륨3 채굴에 대해 다른 국가의 관심이 늘고 있는 상황을 간과해선 안 된다고 지적한다. 지구물리과학계의 한 관계자는 “한국 우주개발의 한 목표로 헬륨3 채굴을 모색할 필요가 있다”며 “달에서 공들여 먼저 채취한 헬륨3 샘플을 우리나라에 조건 없이 제공해 줄 나라가 있을 가능성은 낮다”고 꼬집었다.

우주 과학계의 한 관계자도 “유럽인들이 과거 남극에 탐험대를 보낸 것은 미지의 땅을 선점한다는 의미가 컸다”고 말했다. 사람과 장비를 보내고, 기지까지 세울 2020년대가 되면 달에서 국가 간 경쟁이 벌어질 게 뻔한데도 한국의 달 탐사 계획은 자원 채굴처럼 미지의 땅을 적극적으로 선점하고 개발하려는 시도가 부족하다는 것이다.

이정호 기자 run@kyunghyang.com

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풍선에 헬륨(helium)을 넣으면 금세 빵빵해지면서 공기 중에 풍선이 두둥실 뜨게 되는 헬륨과는 다른 '헬륨3(Helium3, 3He)'는 무엇인가?

먼저 시사상식은

“헬륨의 동위원소로 차세대 핵융합발전의 연료가 됨”이라고 요약하면서,

헬륨3는 지구에는 거의 존재하지 않고, 달 표면에 풍부한 것으로 알려져 있다. 헬륨3는 양성자 2개ㆍ중성자 1개로 이뤄져 있는데 이것은 바닷물에 풍부한 중수소(양성자 1개ㆍ중성자 1개)와 핵융합시키면 양성자 2개ㆍ중성자 2개의 정상적인 헬륨 원자가 되면서 막대한 전기에너지를 방출한다. 1g의 헬륨3는 석탄 약 40t이 생산해 내는 정도의 전기에너지를 생산할 수 있다.

[네이버 지식백과] 헬륨3 (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)

국가핵융합연구소 - 퓨전스쿨 스토리텔링은

헬륨-3에 대해서는,

현재 지구에서 핵융합 반응을 일으킬 때, 사용하는 원료는 중수소와 삼중수소입니다. 하지만 바닷물에서 비교적 쉽게 채취 가능한 중수소와 달리, 삼중수소는 자연 상태에 거의 존재하지 않아 핵융합로 내에서 리튬과 중성자를 반응시켜 얻어내고 있습니다. 그러나 만약 달 탐사를 통해 헬륨-3를 채취해 온다면 삼중수소를 대신하여, 헬륨-3와 중수소의 핵융합 반응을 일으킬 수 있을 것입니다.

헬륨-3를 사용한다면 리튬을 통해 삼중수소를 만들어 내는 과정을 생략할 수 있고, 반감기는 매우 짧더라도 방사능을 지니고 있는 삼중수소와 달리 비방사성 원소이므로 핵융합 과정에서 방사능이 전혀 발생하지 않아 진정한 청정에너지를 얻을 수 있게 됩니다.

그럼에도 불구하고 헬륨-3를 이용한 핵융합 반응은 기존의 중수소-삼중수소 핵융합 반응보다 더 어려운 조건이 필요하므로 현재의 기술력으로 가장 효율적인 핵융합 반응은 중수소와 삼중수소를 이용한 핵융합 반응이라고 전문가들은 말하고 있습니다.

향후 우리의 기술이 발전하여 헬륨-3를 달에서 매우 경제적으로 채취할 수 있고, 헬륨-3를 이용한 핵융합 조건들을 구현할 수 있게 된다면 중수소-삼중수소 핵융합 반응을 대체할 수 있는 매우 효율적인 방법이 될 수 있을 것입니다.

[네이버 지식백과] 달 탐사와 헬륨-3 (국가핵융합연구소 - 퓨전스쿨 스토리텔링)

2020년부터 일반인들도 우주로 날아가 국제우주정거장(ISS) 생활을 체험할 수 있게 된다고 미국 항공우주국(NASA)은 2019년 6월 7일(현지시간) 뉴욕 나스닥 거래소에서 기자회견을 열고 ISS를 관광 등 민간 상업 용도로 개방한다는 계획을 밝혔다고 AP통신 등 외신들이 보도했다.

말만 ‘일반인’이지 비용(1박에만 4,150만 원 가치라 하는데, 보잉이나 스페이스X가 개발 중인 유인 우주선을 타야 하는 왕복 비용이 5천800만 달러(약 688억원)로 예상?)이 대단해서 아무나 갈 수 있는 여건이 조성될 수는 없을 것으로 보기 때문에 보통사람들로서는 흥미진진하게 받아들일 일은 아니라고 넘겨버리고 말았겠지만, 달에서 헬륨3를 가져와서 지구인들의 연료로 사용할 수 있는 길은 국가적인 차원의 개발이 될 것이라고 볼 때 흥미롭지 않을 수 없는 보도로 봐진다.

인공으로 만든 삼중수소(방사능 보유와 무방사능 헬륨3)는 반감기(12.3년)를 기다려야 한다고 하는데 반해 달에서 채취하는 3H(헬륨3)는 그만한 기간이 필요 없다는 데에 흥미진진하지 않은가?

어차피 우주시대로 접어들지 않을 수 없는 마당에 대한민국도 발 벋고 나서야 할 일 아닌가 싶다.

인공지능[AI]과 함께 우주시대 개척을 위해 강력한 국가적 대응이 필요해진 것으로 보인다.

인류 공영시대에서 대한민국도 글로벌의 한 팀이 되기까지 새로운 국면이 모색돼야 할 때 정치꾼(선거에서만 승리하여 반대만을 위해 있는 자유한국당 정치꾼) 없는 대한민국으로 우선돼야 하지 않을까?