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201805.04

[어벤져스 : 인피니티 워], 핵융합과 조우하다!

이하나   
https://fusionnow.nfri.re.kr/post/nuclear-fusion/804

 5월 3일, 어벤져스의 히어로들과 국가핵융합연구소가 만났습니다. 10주년 기념으로 돌아온 <어벤져스 : 인피니티워>를 기념해 국가핵융합연구소 권재민 박사님과 함께 특별한 ‘과학해설’을 준비했는데요. <어벤져스 : 인피니티 워>와 핵융합 에너지는 어떤 관련이 있을지, 또 영화 속에서 어떤 새로운 과학 세상을 발견 할 수 있을지, 5월의 ‘짜고치는 과학해설’을 만나볼까요?

 

 ‘짜고치는 과학해설’은 대표 과학전문 언론사인 ‘대덕넷’에서 매달 ‘과학과 영화의 만남’을 주제로 진행하는 행사로, 과학자가 직접 신작 영화 속에 숨은 과학 이야기를 들려주는 것이 관람 포인트입니다.

 

 이번 달은 특별히 어벤져스 영화 개봉을 기념하며 국가핵융합연구소와 함께 진행했는데요. 해설을 맡아주신 권재민 박사님께서도 어마어마한 ‘마블 히어로 전문가’라는 사실! 마블의 히어로 중에서도 핵융합 에너지를 이용해 히어로가 된 ‘아이언 맨’을 가장 좋아하신다고 하네요.

 

열정적으로 과학퀴즈에 참여하는 행사장의 어린이들. 모두 멋진 과학자가 될 것 같습니다!  

 

 이날 행사는 특히 수많은 어린이들과 부모님이 자리해주셨는데요. ‘마블 히어로’들을 맞이할 생각에 들뜬 어린이들, 그리고 아이들과 함께 추억을 만들 수 있는 기회를 누리시는 부모님들까지 모두 행복한 미소를 띠었습니다.

 

 영화 시작 전! 관람객들의 이목을 집중시키기 위한 간단한 ‘과학퀴즈’를 진행한 뒤, 권재민 박사님의 본격적인 과학해설이 시작되었습니다. 영화를 스포일러하지 않는 선에서 <어벤져스 : 인피니티 워>에 등장하는 과학 요소들을 알기 쉽게 쏙쏙 설명해주셨는데요.

 

알고 보면 더 흥미로운 <어벤져스 : 인피니티 워>!
여러분들도 박사님의 해설이 궁금하시죠?
질문과 박사님의 친절한 답변으로 이루어진 과학해설을 생생하게 전해드립니다!

 


Q. 아이언맨의 아크리액터는 구현이 가능한가요?
A. 현대과학으론 불가능하지만 미래에는 가능할 것으로 기대됩니다.
아이언맨의 가슴에 장착된 ‘아크 리액터’는 일종의 소형 핵융합로입니다. 아이언맨이 사용하는 막대한 에너지를 공급하는 핵심 요소이죠.

 

여기에서 말하는 ‘아크’는 쉽게 말해 ‘플라즈마’입니다. 플라즈마란 고체, 액체, 기체에 이어 4번째 물질의 상태를 말합니다. 원자핵과 전자가 서로 분리되어 전기적 성질을 띈다는 점이 일반 기체와 다른 점 인데요.

 

자연의 핵융합로라고 할 수 있는 태양을 이루는 수소 기체들은 이 ‘플라즈마’ 상태에서 원자핵끼리 서로 부딪치는 핵융합 반응을 통해 열과 빛 에너지를 무한하게 뿜어내고 있습니다. 과학자들은 태양이 핵융합 반응을 통해 에너지를 만드는 것처럼 인류가 사용할 수 있는 무한하고 청정한 에너지를 만들기 위해 인공태양 장치를 만들어 에너지를 만들기 위한 연구를 하고 있습니다.

 

우리나라에도 인공태양이 있는데요. ‘KSTAR’라고 하는 인공태양 장치입니다. 핵융합에너지 상용화를 더욱 앞당기기 위하여, 각 나라에서 뿐 아니라 우리나라, EU, 미국, 러시아, 중국, 인도, 일본 7개국이 함께 힘을 합쳐 프랑스에 ITER라고 하는 초대형핵융합장치를 건설하고 있기도 하죠.

 

하지만 문제는 ‘소형화’입니다. 현재 기술로는 아이언맨의 아크리액터처럼 작게 만들 수 없기 때문이죠. 하지만 생각해보세요. 1947년에 개발된 컴퓨터 ‘에니악’은 진공관이 18,000개, 무개 30톤으로 큰 방을 가득 채울 정도의 크기였죠. 하지만 지금 우리는 에니악보다 성능은 1조배가 좋지만, 무게는 150g 밖에 나가지 않는 스마트폰을 모두 사용하고 있습니다.

 

앞으로 어떻게 기술혁명이 일어날지는 아무도 모르는 일이죠.^^

 

 

과학해설을 진행해 주신 핵융합(연) 권재민 박사님


Q. 아이언맨은 왜 핵융합 에너지를 사용했을까요?
A. 핵융합 에너지는 초고밀도-고출력 에너지원으로써 적합하기 때문입니다!


핵융합에너지는 현재 연구가 진행 중인 차세대 에너지원 중 거의 유일하게 대용량 발전이 가능한 에너지 발전 시스템입니다. 바닷물 45L와 노트북 배터리 1개로 일반 가정에서 80년간 사용 가능한 에너지를 추출한다고 하니, 놀랍죠?

 

또한, 연료가 무한에 가깝다는 것도 큰 장점입니다. 핵융합 연료 중 중수소는 바닷물에서, 삼중수소는 리튬에 중성자를 반응시켜 얻을 수 있습니다. 바닷물에서 리튬을 채취하는 연구도 수행되고 있다고 하니, 바닷물이 마르지 않는 이상 무한하게 핵융합 연료들을 얻을 수 있는 것이죠. 더불어 핵융합 발전은 온실가스나 폐기물 걱정도 없습니다.

 

토니가 ‘아이언맨 1’에서 처음 만든 초기 아크 리액터의 출력은 3기가와트였습니다. 걸어다니는 발전소라고 할 수 있지만 그럼에도 에너지 부족에 시달리는 모습을 볼 수 있었죠. 즉, 핵융합에너지처럼 대용량의 발전을 안정적으로 할 수 있는 시스템이 아니라면 에너지 문제 때문에 아이언맨 수트를 절대 사용할 수 없었을 것입니다.

 


Q. 어벤져스에서 볼 수 있는 ‘플라즈마’는 무엇인가요?
A. 위에서 설명했듯이 플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이어 4번째 물질의 상태를 말합니다. 우주 물질의 99%는 플라즈마 상태로 존재하고 있기 때문에, 플라즈마 상태를 쉽게 보기 어려운 지구는 우주에서 매우 특별한 환경이라고 볼 수 있죠.

 

지구에서 우리가 볼 수 있는 대표적인 플라즈마 현상은 ‘번개’와 ‘오로라’가 있습니다. 그래서 번개를 자유자재로 다루는 천둥의 신 ‘토르’는 달리 말하면 ‘플라즈마’ 신이라고도 할 수 있겠죠?

 

플라즈마는 영화 속에서 히어로처럼 행성을 오가는 우주비행에도 활용될 수 있습니다. 플라즈마 엔진을 이용하면 가능하죠! 화학 로켓은 추진체를 태워야하기 때문에 장거리 우주비행이 어렵지만, 플라즈마를 가속시켜 내뿜는 플라즈마 엔진은 연비가 훨씬 뛰어나 장거리 우주여행에 적합한 엔진입니다. 현재 ‘플라즈마 엔진’ 활용을 위한 연구가 활발히 수행되고 있답니다.

 

이밖에도 플라즈마를 이용하는 응용기술들이 여러 첨단 분야에서 활용되고 있어요. 반도체 공장부터 의료, 미세먼지 처리 등 영화에서 뿐만 아니라 우리의 삶을 더 풍요롭게 해주는 ‘플라즈마’의 행보, 앞으로도 더욱 기대가 됩니다.

 


Q. 마블 히어로중 과학기술로 실현이 가능한 히어로는 누구인가요?
A. 일단 슈트를 입는 히어로인 아이언맨, 워머신, 블랙팬서(허브 제외), 스파이더맨(스파이더 센스 제외)은 가능하다고 볼 수 있습니다. 물론 슈트를 위한 많은 과학 기술이 발전되어야 하겠지만요.

 

또 특수 장비를 이용해 신체 기본 능력을 강화한 히어로인 캡틴 아메리카, 윈터 솔져, 블랙 위동, 호크아이 등은 실현이 가능한 히어로에 속합니다.

 

하지만 신체 성질이 변해버린 헐크같은 경우는 어떨까요? 감마선에 노출 돼 분노조절장애로 변해버리는 헐크. 만약 가능하더라도 되고 싶은 분은 없겠죠?

 

이 밖에 시간을 조절하는 닥터 스트레인지, 물질을 통과하는 비전, 정신을 조작하는 스칼렛 위치, 불로불사의 토르 등은 초능력자, 상상의 존재로 실현이 불가능한 히어로에 속하는데요. 현실화 가능성이 없기에 더욱 매력적인 히어로가 아닐까 생각해봅니다.

 

 

영화를 과학적으로 접근해 보는 것도 영화를 더욱 재미있게 즐기는 새로운 방법입니다.

 

 박사님의 과학해설이 끝나고 어떤 학생이 이런 질문을 던졌습니다. 영화에 등장하는 말하는 나무, ‘그루트’가 존재할 수 있냐는 깜찍한 질문이었죠! 권재민 박사님은 어떤 답변을 주셨을까요?

 

 권재민 박사님은 과학기술에서 ‘불가능’을 단정 짓지 않는다고 하셨습니다. 그만큼 과학의 발전은 상상을 초월하고, 무궁무진하다는 것이겠죠. 그루트가 있다면 하나쯤은 꼭 함께 하고 싶으시다는 답변과 함께요.

 

 핵융합 에너지의 상용화를 위해 힘쓰고 있는 국가핵융합연구소도, 머지않아 꿈을 실현할 수 있겠죠? 세계 최고 수준의 핵융합 연구장치인 ‘KSTAR’가 함께하기 때문이죠. <어벤져스 : 인피니티 워>처럼 영화같은 판타지를 기대할 순 없겠지만, 언젠가 토니 스타크가 성공했던 것처럼 인류도 꼭 성공할 수 있도록 많은 응원 보내주세요~

 

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