(아이슈타인이 추천했던) 원자력에 관한 인류, 미래의 자세

안녕하세요, 저는 한국의 한 대학생입니다.

얼마전 읽었던 책이 있는데, 제레미리프킨의 '엔트로피'라는 책입니다.

알고보니 꽤 유명한 책이더군요.

한마디로, 인류가 멸망하지 않고 살아가기 위해 가져야하는 에너지 관점에 대한 책입니다.

전 친구가 추천해서 읽었었는데

소설책이 아니라 내용상 지루할 수도 있었던 책이

일본 대 지진 해일 이후, 이 책이 우리가 생존을 위해서라도 가져야할 인류의 미래 지침서같다는 기분이 들었습니다.

오늘은 이 책의 148쪽부터 156쪽까지의 핵분열에너지와 핵융합 부분의 내용을 그대로 쓸 생각으로

톡에 왔습니다. 처음쓰는 게시글인데 베스트에 들었으면 좋겠네요~ ^^

그리고 많은 분들이 (옮겨쓰지는 않았지만) 이 책을 사거나 빌려서 마지막 장에 나오는

에너지 사용에 대한 새로운 세계관을 갖게 되고 인류가 만들어가야 할 미래의 모습에 대해서

진지하게 생각해보는 계기가 되었으면 합니다.

아랫부분이 이 책에 나온 핵분열과 핵융합에 관한 부분입니다.

인터넷에의 정보들은 신뢰가 떨어지는 것들도 많은데, 이글은 모두 책에서 그대로 나온 글이니

좀 길어도 정확하고 신뢰도높은 정보를 원하고 계셨다면 읽는 시간이 아깝지 않을 것입니다.

사람들이 핵에 관한 좀 더 정확한 지식을 가지게 되길 바라며~

그리고 인류가 가야할 방향을 지혜롭게 생각하고 싶은 분들께는 '엔트로피' 이책 강추할게요!!

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핵분열 에너지 (Nuclear Fission)

최근까지만 해도 원자력은 에너지의 희망이었다. 그러나 이 희망은 급속히 퇴색해가고 있다. 1979년 3월, 스리마일 섬의 원자력 발저소 노심이 거의 녹아버릴 뻔한 사건 이전에도 이미 원자력 산업에만 심각한 문제들이 노출되어 '원자력의 ㅍㅇ화적 이용'이라는 목표에 어두운 그림자가 드리워졌다.

매우 높은 발전비용과 안전 및 건강에 관한 심각한 우려 때문에 건설 계획 중이던 원자력 발전소의 수는 급격히 줄었다. 세계 각국에서 원자력 발전량의 증가는 당초 예측의 1/3에도 못 미치고 있는 실정이다. 미국에서 1973년에 발주된 시규 원자력 발전소는 36기였고, 1974년에는 27기, 1975년에는 4기로 격감했다. 1976년에는 2기였고, 1977년에는 다시 4기로 증가했다. 원자력 발전소 1기 건서에 20억 달러 정도의 비용이 든다는 사실은 제쳐두고라도 보이지 않는 비용이 '원자력은 값싼 에너지'라는 신화에 찬물을 끼얹고 있다.

1978년에 공개된 의회보고서는 다음과 같은 사실을 지적하고 있다.

- 많은 사람들의 생각과는 달리 원자력은 이제 더 이상 값싼 에너지원이 아니다. 얼마가 들지 알수 없는 방사성 폐기물 및 사용되는 핵연료 관리 및 재처리, 원자력 발전소의 폐기 및 사후관리 등의 비용을 포함하면 "원자력은 석탄같은 재래식 에너지원보다 훨씬 비쌀 수도 있다." -

원자력 발전은 비용뿐만 아니라 현재로서는 해결 할 수 없는 사회적 및 건강상의 문제를 일으킨다. 발전에 필요한 우라늄을 채굴하는 광부들이 암이나 기타 질병에 노출될 뿐만 아니라 우라튬 광산 근처에 사는 주민들에게도 심각한 건강사의 문제를 야기할 수 있다. 이미 1억톤 정도의 우라늄 폐석(우라늄을 채굴한 뒤 관산에 남는 광석 부스러기)이 미국 남서부 몇 개 주에 쌓여 있다. 이 폐석의 반감기는 8만 년이다. 콜로라도 주에서는 이 폐석을 이용해 지은 학교와 주택에서 살거나 일하는 부모와 그 아이들이 선천적 결함을 가지고 태어나는 경우가 늘었다.

원자로 자체도 안전하지 못하다. 스리마일 섬의 핵사고는 원자력 발전소에서 발생한 수십 건의 고장 및 방사능 누출사고 중 가장 심각한 것이었을 뿐이다. 미국의 모든 원자로는 끊임없이 소량의 방사능을 주변환경으로 방출하고 있다. 물론 업계 사람들은 이 방사능이 법적 기준 이하라는 사실을 재빨리 지적한다. 그러나 그들은 강하건 약하건 간에 모든 방사능은 잠재적으롱 위험하다는 의학적 증거가 존재한다는 사실은 절대 말하지 않는다.

방사능에는 적정량이라는 것이 없다. 모든 방사는은 항상 지나치게 많다. 방사능 입자 하나가 암이나 돌연변이를 일으킬 수도 있다. 그러나 발병과정이 매우 느려서 방사능 노출로부터 발병까지는 20년이 걸릴 수도 있다. 그렇기 때문에 오늘날 원자력 발전소 건설은 미래의 역병을 풀어놓는 일이 된다. "미래를 걱정하는 과학자의 모임"은 서기 2000년까지 미국인 1만 5000명이 경미한 핵사고와 누출의 직접적인 결과로 사망할 것이라고 추정했다. 만약에 대규모의 "차이나 신드롬(원자로가 과열되어 노심마저 녹아버리는 것)"이 발생한다면 10만명이 죽고 수천 평방 킬로미터의 땅이 오염되어 오랫동안 쓸 수 없을 것이라고 이 모임은 내다보고 있다.

더욱 심각한 문제는 원자력 발전소 1기당 매년 400~500파운드의 풀루토늄(핵폭탄을 만드는 재료)이 만들어진다는 것이다. 현 추세대로라면 미국의 원자력 발전소 하나는 매년 40개의 핵탄두를 만들 수 있을 만큼의 플루토늄을 생산한다. 20년 후에는 2만 개의 핵탄두를 만들어낼 수 있는 핵분열 물질이 국경을 넘어 이동할 것이다. 이러한 물질의 안전을 보장한다는 것은 불가능하다. 이미 미국의 전지역의 원자로와 저장시설에서 700파운드의 풀루토늄이 사라졌다. 원자탄을 만들 수 있는 기술적인 지식은 미국 내 도서간 어디를 가든 쉽게 얻을 수 있다는 사실을 감안할 때 풀루토늄의 생산은 사람들에게 "당신들 마음대로 핵폭탄을 만드시오"라고 권고하는 것과 같다.

기술평가청의 최근 연구보고서인 "핵전쟁의 효과 The Effect of Nuclear War"에 의하면 테러범이 작은 핵폰탄 하나만 폭발시켜도 마천루가 밀집한 중심가의 몇 블록 정도를 완전히 파괴함과 동시에 허용치의 1,000배가 넘는 방사능이 방출된다고 한다. 이로 인해 교외 지역까지 치명적인 낙진 피해를 입는다. 풀루토늄을 도시의 대기 중에 방출하면 약 100km의 지역을 10만 년간 오염시킬수 있다.

그 외에도 '핵폐기물 처리'라고 하는 해결 불가능한 문제가 있다. 믿어지지 않는 이야기이지만 원자력 연구개발에 그렇게 많은 노력을 기울이고, 발전소 건설에 수십 수백억 달러를 투자한 지금도 과학계, 전력회사, 정부는 핵폐기물 제거방법을 모르고 있다. 국립아카데미 위원회 위원장인 하버드대 하비 브룩스Harvey Brooks 교수는 핵폐기물 처리에 대해 이렇게 말한다. "궁극적으로 원자력이 사회적으로 받아들여지지 않는다면, 그것은 주로 대중이 핵폐기물 문제를 제대로 이해했기 때문일 것이다."

1976년 말 현재 3,000톤의 사용 연료봉이 미국 내 폐기물 풀에서 잠자고 있다. 1983년이면 이것은 1만 3,000톤으로 늘어날 것이다. 피복이나 장비같은 고형 폐기물도 이에 못지 않은 골치거리이다. 이미 2,200파운드의 풀루토늄을 함유한 1,300만 입방피트의 방사성 고형 폐기물이 존재한다. 업계의 예측에 따르면 서기 2,000년까지 1억 5,200만 갤런의 고준위 액체 폐기물도 만들어질 것이라고 한다. 이 거대한 양의 페기물을 '안전하게' 파묻으려는 계획은 많지만 아직 안전이 증명된 것은 하나도 없다. 미국의 역사는 200년밖에 되지 않고 인류무ㅜ명의 역사라고 해야 수천 년에 불과하다. 인류문명의 역사보다 더 오랜 기간동안 치명적인 방사성 물질을 저장해두려는 계획이 얼마나 무모한 것인지를 상상해보라.

아직 핵폐기물 발생량이 적은 오늘날도 폐기장에서의 누출과 사고 소기이 끊임없이 들려온다. 워싱턴 주의 리치랜드에 있는 미국 정부의 핵물질 저장소에서 50만 갤런 이상의 액체 방사성 폐기물이 누출된 바 있으며, 1978년 6월에는 "방사성 입자가 저장시설에서 빠져나온다"는 미 환경청 조사보고에 따라 켄터키 주정부는 맥시 플래츠에 있는 핵폐기물 저장시설을 폐쇄했다. 테네시 주의 오크 릿지, 메릴랜드 주의 오션 시티, 캘리포니아 주 샌프란시스코 근처에 있는 폐기물 처리장에서도 비슷한 사실이 보고된 바 있다.

미국의 원자력 발전량이 계속 정체상태에 머문다 하더라도 21세기가 되면 매 2년 혹은 3년마다 새로운 처리장을 만들어야 핵폐기물 문제를 해결할 수 있다. 이렇게 되면 폐기장 하나가 생길 때마다 25만 년간 이를 추적관리해야 함과 동시에 무장경비원을 24시간 배치해야 한다. 보토의 핵폐기물이 무해한 것이 되려면 이 정도의 시간이 지나야 한다.

핵융합 (Nuclear Fusion)

원자력 발전소로 인해 발생하는 문제들이 해결불가능한 것으로 보이는데도 불구하고 아직도 원자력의 망령은 우리 주변을 맴돌고 있다. 20년전 미국인들은 핵분열 에너지가 '무한하고, 께끗하며, 계산할 수 없을 정도로 싼' 에너지 시대를 열어줄 것이라는 약속에 열광했다. 오늘날 이 신화가 스리마일 섬 사고를 비롯한 여러 사고들로 인해 치명타를 입었음에도 불구하고 새로운 원자력의 가능성이 사람들을 열광시키고 있다. 그것은 핵융합이다. 핵융합 예찬론자들의 주장은 20년 전 핵분열 예찬론다들의 주장과 닮아있다.

기술적으로 볼 때 핵융합 에너지는 핵뷴열 에너지의 반대이다. 핵분열은 원자핵을 쪼개지만 핵융합은 서로 다른 원자 2ㄱ의 핵을 결합시킨다. 핵융합 에너지는 전혀 새로운 것이 아니다. 태양에서 계속 일어나는 반응이 바로 핵융합으로서, 이로부터 나오는 에너지가 수십억 년간 지구에 쏟아져왔고 생명이 여기에 의존하고 있는 것이다. 1950년대 인간은 수소폭탄을 통해 핵융합 반응을 배웠다. 과학자들은 이제 수소 ㅍㄱ탄이 폭발할 때 나오는 가공할 양의 핵융합 발전소라는 그릇 속에 담아 유용하게 이용하는 방법을 찾기 위해 고심하고 있다.

핵융합 에너지 예찬론자들은 핵융합이 핵분열보다 효율도 높고, 방사성 폐기물도 적고, 언젠가는 수소로 핵융합을 할 수 있을 것이라는 점을 들어 핵융합에 찬성표를 던진다. 사실 수소는 바닷물에서 무한대로 얻을 수 있다. 어떤 의미에서는 핵융합 발전이 현대의 영구기관에 해당한다고 볼 수 있다. 그러나 엔트로피 법칙은 영구기관이 불가능한 것임을 증명했듯이 핵융합 발전의 가능성에 대해서도 심한 제약을 가하고 있다.

첫째, 폐쇄된 공간 안에서 핵융합이 지속적으로 진행될 수 있다고 보장할 수 없다. 사업거으로 수익성이 있으려면 핵융합로는 노심 1cm3당 1초에 100조 개의 수소 원자를 융합시켜야 한다. 현재까지 폐쇄된 공간에서의 핵융합 반응은 몇 분의 1초 밖에 지속되지 못했다. 이 반응시간을 늘이지 못하면 융합과정은 그것이 생산하는 에너지량보다 소비하는 에너지가 훨씬 많아진다. 가장 낙관적인 예측에 따르더라도, 핵융합 반응이 수익성이 있으려면 적어도 2025년까지 기대려야 한다. 오늘날 세계의 덜미를 잡고 있는 에너지 위기를 생각할 때, 2025년은 너무 멀다.

둘째, 몇 가지 핵융합 ㄱ술이 나와 있지만 주로 연구되고 있는 것은 중수소-3중수소 반응이라고 불린다. 왜냐하면 핵융합에 중수소와 3중 수소를 결합하는 방식을 쓰기 때문이다. 삼중수소는 리튬으로 만드는 데 리튬은 우라늄 만큼이나 희귀한 재생불가능한 자원이다. 그러므로 핵융합 에너지원은 무한한 것이 아니다. 리튬이 고갈되면 핵융합도 끝나는 것이다. 핵융합 발전소는 점점 희귀해지고 있는 그 밖의 다른 재생 불가능한 에너지원을 다량 소비한다. 예를 들어 니오븀과 바나듐이 그 것이다. 100만 킬로와트짜리 핵융합 발전소를 가종하려면 280만 파운드의 구리르 더 캐야 하는데, 구리 역시 점점 희귀해지고 있다.

셋째, 핵융합 발전이 '깨끗하다'고 하지만 이 깨끗함은 좀 기이하다. 리튬 광산의 광부들은 우라늄 광부들과 마찬가지로 건강상의 영향을 받을 것이다. 그리고 핵융합로도 폐기물이 없다고 말할 수 없다. 대형 핵융합로라면 연간 250톤의 방사성 폐기물을 쏟아낼 것이다. 그러면 오늘날의 원자로와 같은 폐기물 문제가 생긴다.

게다가 핵융합로 설계와 관련하여 기술적 및 유지보수상의 문제가 있다. 과학자들이 중수소-3중수소 융합을 시렇ㅁ대상으로 삼은 이유 중 하나는 그 반응이 섭씨 1억C 정도에서 일어나기 때문이다.(해수를 연료로 쓸 수있는 수소-붕소 융합로의 가동 온도는 30억C이다). 이처럼 고온과 방대한 양의 방사선을 지속적으로 감당해낼 수 있는 물질은 현재 우리가 아는 한 없다. 따라서 방금 말한 상상을 초월하는 온도가 매우 의미심장하게 들린다.

바텔 퍼시픽 노스웨스트 연구소 Battelle Pacific Northwest Laboratory의 선임연구원인 보웬 R.레오나르도 2세 Bowen R. Leonard, Jr는 고온과 방사선 때문에 핵융합 발전은 도저히 생각할 수 없을 정도로 비싸질 것이라고 말한다. "핵융합 수준의 방사선은 강철을 위시한 구조물의 강도를 매우 약화시킨다. 따라서 이들은 곧 깨지기 쉬운 상태가 된다. 따라서 끊임없이 부품을 교체해야 하고 이로 인해 가동이 자주 중단될 것이다." 구조물의 일부, 예를 들어 노심에 가장 가까운 벽 같은 것들은 매년 교체해야 할 것이다. 그러나 방사능이 워낙 강하기 때문에 어느 누구도 안전하게 유지보수작업을 할 수 없을 것이다. 따라서 엄청난 비용을 들여 유지보수용 로봇을 따로 설계제작해야 할 것이다. 그리고 융합 발전소의 수명은 아무도 모르지만 대략 25년 정도로 추산되는데 , 발전소의 수명이 다하면 해체되어 폐기장으로 보내야 한다.

물리학자이자 태양 에너지 예찬론자인 아모리 로빈스Amory Lovins는 이렇게 말했다. "이 모든 기술적 및 자원상의 문제뿐만 아니라 핵융합 발전은 우리가 원하지 않는 요소들을 담고 있다. 즉 핵융합 발전의 복잡하고, 돈이 많이 들고, 공사기간이 길며 중앙집중적이고 기술집약적인 발전방식이다." 로빈스는 분열이든 융합이든 원자력은 버커를 자르려고 톱을 들이대는 격이라고 말한다.

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네, 여기까지 핵을 사용한 에너지자원을 만드는 방법에 대한 내용입니다.

너무 긴가요?

책에서는 5장정도밖에 안되는 부분인데 옮기려니깐 손꾸락이 아프네요 ㅠㅠ

길어서 못읽으신 분들을 위해 요약하자면,

한마디로 궁극적으로 인류를 위해서는 핵을 이용한 에너지를 줄여가야겠다는 결론이 나올것 같아요.

추천해주세요#!!