[에너지 정책 이대로 괜찮은가①]1편 "원자와 원자력, 원자폭탄, 그리고 2차 세계대전"
[에너지 정책 이대로 괜찮은가①]1편 "원자와 원자력, 원자폭탄, 그리고 2차 세계대전"
  • 윤장섭
  • 승인 2020.03.12 15:38
  • 댓글 0
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원자력이란 무엇인가
핵폭탄으로 종결된 2차 세계대전...히틀러는 왜 원자폭탄의 개발을 미국에 빼앗겼나
같으면서도 다른 원자력발전과 원자폭탄의 원리

[중앙뉴스=윤장섭 기자]기업은 이익을 남기기 위해 연구도 하고 새로운 제품을 개발한다. 따라서 기업의 첫번째 목표는 흑자 경영을 받쳐줄 지속성이 가능한 사업이라고 할 수 있다. 그래서 기업들은 지속 가능성을 확보하기 위해 꾸준히 연구하고 보완해서 제2, 제3의 먹거리를 만들어 내려한다.

공기업도 예외는 아니다. <중앙뉴스>는 "에너지 정책 이대로 괜찮은가"라는 주제로 대한민국의 에너지 현 주소를 5회에 걸쳐 들여다 보는 시간을 갖는다. 먼저 제1편으로 "원자와 원자력, 원자폭탄, 그리고 2차 세계대전"에 대해 살펴보도록 한다.

'원자력'이란 보통 2개의 원자핵으로 분열한다.(중앙뉴스 DB)
'원자력'이란 보통 2개의 원자핵으로 분열한다.(중앙뉴스 DB)

▲ 원자력이란 무엇인가

물질을 구성하는 가장 기본적인 입자가 ‘원자’다. 고대로 올라가 보자 그리스 시대에는 원자를 과학적으로 발견하기 이전까지 ‘물질을 쪼개고 또 쪼갠 뒤 더 이상 쪼갤 수 없는 물질’로 규정했다. 그러던 것이 20세기 초에 들어서 원자를 더 쪼갤 수 있다는 사실을 발견하게 됐다.

원자를 '양성자', '중성자', '전자'로 쪼개질 수 있다는 사실이 알려졌고 원자는 '원자핵'과 '전자'로 구성된 것으로 보았다. 이런 사실을 조합해 보면 원자핵은 원자의 중심에 양성자와 중성자가 결합되어 있는 것이라고 말 할 수 있다.

그런데 원자는 그 자체로 모든 것이 아니라는 사실을 또 발견하게 된다. 과학자들은 원자핵과 또 다른 소립자들을 더 관찰하고 연구했다. 그러다 원자핵이 2개로 분열할 수 있다는 사실을 알게 됐다. 하나의 원자핵이 더 가벼운 원자핵으로 나눠지면서, 에너지를 방출하는 것을 알게된 것,

'원자력'이란 보통 2개의 원자핵으로 분열한다. 이때 원래의 질량이 가벼운 2개의 원자핵으로 분열하고 남은 질량이 에너지로 나오는 것을 우리는 ‘원자력’이라 부른다.

수많은 과학자들은 "원자가 방사능을 가진 물질"이 있다는 것도 알아냈다. 또 "인공적으로 방사능 물질을 만들 수 있는 방법을 찾아내기도 했다".

과학자들의 집요한 연구는 1930년대에 결실을 맺기에 이르른다. '원자핵'이 중성자에 의해 둘로 분열된다는 사실이 독일 과학자 '오토 한'과 '리제 마이트너' 등에 의해서 밝혀졌다. 이들은 원자핵이 둘로 분열하면서 에너지를 내는 현상인 ‘원자력’을 정확하게 밝혀냈다.

이후 미국인 과학자인 엔리코 페르미(이탈리아계) 가 핵분열을 연속적으로 일어나게 할 수 있는 방법을 찾아냈다.

이처럼 원자는 원자핵에 중성자를 충돌시키면, 원자핵은 가벼운 2개의 다른 원자핵으로 나눠지게 되고 에너지와 중성자를 내놓는다. 이런 중성자가 또다시 다른 원자핵과 충돌하면서 계속해서 핵분열이 일어나는 것을 원자력이라 정의한다. 그렇다면 원자력의 에너지는 어느정도 일까.

우라늄 1g은 석탄 3t이나 석유 9드럼을 태웠을 때 내는 에너지와 같다. 미래의 에너지 자원으로 원자력 많큼 더 좋은 것은 없다. 물론 방사능이란 최대의 적이 있기는 하지만 인류에게는 없어서는 안될 자산임에는 틀림없다.

세계인들은 원자폭탄 하면 ‘죽음의 버섯 구름’을 떠올린다.(사진=연합)
세계인들은 원자폭탄 하면 ‘죽음의 버섯 구름’을 떠올린다.(사진=연합)

▲ 핵폭탄으로 종결된 2차 세계대전...히틀러는 왜 원자폭탄의 개발을 미국에 빼앗겼나

원자력을 이용해 전기를 만들어 내기 시작한 것은 불과 70년이 채 안됐다. 1954년 국제원자력기구(IAEA)가 창설되면서 원자력발전과 방사선 및 방사성 동위원소를 이용할 수 있는 길이 열리면서 부터다.

2차세계대전에 사용된 원자폭탄의 화력에 세계인들은 모두 놀랐다. 상상치도 못한 살상과 피해가 일어났기 때문이다. 이런 것들이 사람들에게 공포로 밀려왔고 원자를 평화와 치료, 인류의 안락한 삶을 영유하기 위한 도구로 사용하자는 움직임이 시작됐다.

1950년 미국 아이젠하워 대통령은 유엔(UN)에서 ‘원자력의 평화적 이용’을 주장했다. 아이젠하워의 유엔에서의 발언은 원자폭탄을 가능하게 한 핵분열의 원리를 이용하여 인류 발전에 사용하겠다는 확고한 신념을 갖고 어느나라던 원자력 발전과 연구 등 평화적 목적을 위해 원자력을 사용하는 나라들을 지원하겠다고 약속했다.

사실 이런 선언이 나오기 까지는 2차대전에서 유태인들의 탄압과 핵폭탄을 만들려는 히틀러의 계획에 있었기 때문이다.

핵분열을 한다는 사실을 밝혀낸 것은 1930년다. 2차 세계 대전에 휩싸인 것도 같은 해다.

원자폭탄의 시작은 독일에서 먼저 나왔다. 1930년대 당시 독일에서는 원자폭탄을 만들수 있는 유대 인 과학자들이 있었다. 히틀러의 유대 인을 향한 탄압이 없었다면 아마 독일에서 히틀러가 제일 먼저 원자폭탄을 만들었을 것이다.

하지만 게르만족인 히틀러는 유대 인들을 탄압하거나 죽이는 행위를 서슴치 않았다. 이때 유대 인 과학자들이거나 유대 인들과 관계가 얽혀있던 과학자들은 히틀러의 만행에 더이상 견디지 못하고 대부분 미국으로 망명했다. 이때 망명한 과학자들은 히틀러 즉 독일이 원자폭탄을 만들 수 있다고 경고했다.

미국으로서는 경악하지 않을수 없었다. 과학자들로 부터 정보를 전해들은 미국 정부는 미국 뉴멕시코 주의 외딴 작은 도시인 "로스 알라모스에 비밀리에 실험실을 차리고 원자폭탄을 개발하기 위한 ‘맨해튼 프로젝트’를 진행했다". 그리고 1945년 7월 16일 원자 폭탄 개발에 성공했다. 원자폭탄의 명칭도 지어졌다.

한일 해방의 결정적인 단초를 제공한 것은 히로시마에 터진 원자폭탄이라고 해고 틀린말이 아니다.  이 원폭 투하로 일본이 미국에게 항복을 했다. 1945년 8월 6일 미국은 히로시마 원자폭탄 투하했다.

원자폭탄도 사람 이름처럼 명칭이 있다는 사실을 아는 사람은 흔치 않다. 히로시마에 투여된 원자폭탄의 이름은 ‘리틀보이(Little Boy)'이며 1945년 8월 9일 일본 나가사키에 투하된 원자폭탄의 이름은 ‘팻맨(Fat Man)’이다.

2발의 원자폭탄은 많은 사상자와 후유증을 만들어내기에 충분했다. 이때부터 세계인들은 원자폭탄 하면 ‘죽음의 버섯 구름’을 떠올린다. 그리고 모든 것을 앗아가는 죽음의 안개라는 이미지를 갖게 됐다.

1945년 8원 6일과 9일 원자폭탄 투하로 일본이 미국에 항복하고 제2차 세계대전은 종결됐다. 그러나 사람들은 지금까지도 원자폭탄이 주는 트라우마에 소름을 돋곤 한다.  

원자력발전과 원자폭탄의 원리는 같으면서도 다르다.(자료출처=네이버 지식백과)
원자력발전과 원자폭탄의 원리는 같으면서도 다르다.(자료출처=네이버 지식백과)

▲같으면서도 다른 원자력발전과 원자폭탄의 원리

원자력발전과 원자폭탄의 원리는 같으면서도 다르다. 원자력발전에 주로 쓰는 우라늄으로 원자력발전과 원자폭탄의 다른점을 살펴보자.

우라늄235가 핵분열을 하면 약 2개의 중성자가 나온다. 이 중성자들은 인근에 있는 다른 우라늄235의 원자핵과 충돌하며 분열시킨다. 이렇게 되면 2개의 중성자로 인해 핵이 각각 분열되면서 또다시 빠르게 활동하는 중성자가 나타난다. 이 중성자들이 또다시 원자핵과 충돌하면서 연쇄적으로 핵분열이 일어나게 난다. 다만 이 반응이 매우 빠르게 일어나면 폭탄이 되는 것이고, 핵분열 속도가 서서히 일어나게 만들면 원자력발전이 된다.

원자력 발전에는 저농축 '우라늄235'가 사용한다. '우라늄235'는 우라늄235 0.7%와 우라늄238로 이뤄진 천연우라늄 2~5%와 우라늄238로 만들어진다.

원자력 발전의 공식은 천연우라늄 원료or 저농축 우라늄 원료로 핵분열이 서서히 일어나도록 하는 것이다. 서서히와 순식간의 차이가 발전이냐 폭탄이냐를 구분하는 척도다. 원자폭탄은 우라늄235 농도를 93% 이상 사용해 순식간에 반응이 일어나도록 만든다.

원자력이 우세하다고 하는 것은 적은 양의 물질로 최대의 효과를 보기 때문이다. 에너지원은 각각 다르다.

원자력발전은 원자력의 핵분열 에너지를 이용해 보일러의 물을 끓이고 화력발전은 석탄이나 석유 또는 천연가스 등을 태워서 나오는 열기를 이용해 보일러의 물을 끓인다.

두 가지 발전 방식 모두 다 높은 온도의 에너지로 물을 끓여 기화시키고, 이렇게 나온 수증기를 이용해 터빈을 돌리면서 전기를 생산하는 것이다. 에너지원만 다를뿐 전기 생산 방법은 동일하다. (2편... 한국은 종주국 미국보다 원자력 기술이 우수하다 편으로 이어집니다)
 

 

 

 

 

 


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