상온 핵융합
常溫核融合 / Cold fusion
보통 초고온(대략 1억도 이상)에서 발생하는 핵융합과는 달리, 일반적인 기온이나 일반적인 실생활 범위 내의 '''비교적''' 낮은 온도에서 발생하는 핵융합.
실제로 실현된다면 상온초전도체와 함께 인류 문명 자체를 송두리째 뒤집어 놓을만한 기술이다. 하지만 지금까지 실현된 적은 없으며,[1] 둘 다 떡밥만 난무할 뿐이다.[2]
영구기관처럼 과학자라 자칭하는 아마추어 연구가들이 이뤄냈다고 주장하는 일이 많지만 아직 전혀 가망이 없다고 봐도 무방하다.[3] 사실 핵융합을 연구하는 물리학자나 공학자들은 상온 핵융합에 대해 부정적이다. 좀 심하게 말하면 유사과학 취급한다. 여러가지 기술적 난제에도 불구하고 핵융합을 초고온 상태로 시도하는 이유는 두 원자가 융합하기 위해 쿨롱힘(정전기적 인력)을 극복하고 근접하기 위한 에너지가 필요하기 때문이다. 그런데 입자가 가진 평균 운동에너지가 많다는 것은 그 입자의 온도가 높다는 뜻이다.
Fleischmann-Pons Experiment
무려 '''30년 전'''인 1989년 3월에 미국 유타 대학교의 전기화학자이자 화학 교수인 마틴 플라이슈만과 스탠리 폰즈 2명이 이뤄냈다고 주장한 실험. 이 당시 실험이 어떻게 구성되었는가를 간단히 말하자면, 물을 전기분해하여 수소를 만든 뒤, 이를 팔라듐에 흡착시킨다. 일정량 이상의 수소가 모이면 이것이 퓨전하여 헬륨이 되고 이 때 발생한 에너지는 새로운 열에너지가 된다. 이에 따라 실험 전후 총 열량을 측정하여 증가하면 실험은 성공. 팔라듐을 쓰는 이유는 팔라듐이 수소를 흡착하는 성질이 있는데 수소 흡착량이 상당해서 기체상태의 수소간격보다 매우 조밀하게 배열되기 때문이다. 그러나 그래봤자 분자단위로 핵융합이 일어나는데 필요한 간격에 비하면 넘사벽.
하지만 결국 실험이 재연되는 데 실패했다. 수소와 관련된 실험을 하면서 이론치 이상의 에너지가 나왔다는 것인데, 어떤 과학자가 '''"그럼 님들 어떻게 살아있음?"'''이라고 반박했다고 한다. 수소 반응시 중성자가 최소 수~십수 MeV단위의 에너지로 튀어나오기 때문. 학계에서는 저런 결과가 나온 것을 실험 설계 오류로 수소-산소 화합으로 인한 에너지거나 전기분해에 사용된 외부 에너지로 판단된다고 한다.
북한에서도 성공했다고 하지만 당연히 확인된 바 없다. 로동신문 1989년 5월 8일자 기사
우리나라에서도 성공했다는 기사가 있으나 이 역시 성급하게 실적을 만들기 위해 철저한 검증없이 발표해버렸던 것으로, 우리나라 과학사의 흑역사 중 하나이다.
이그노벨상 수상자의 논문에 따르면 닭의 체내에서는 칼륨이 칼슘으로 저온핵융합된다고 한다. 메커니즘은 불명. 그 외에 일부 신비주의자들이 식물이 원소를 합성해낼 수 있는 능력이 있다고 주장하기도 한다. 실은 그냥 대기와 토양(+일부 공생 박테리아)에서 뽑아다가 변환하여 저장하는것이다. 사실 아에 말이 안되는 주장은 아니다. 다만 우리가 유용하게 쓸 특정한 원소들을 합성하지 않을 뿐이지..
2010~2012 사이 상온 핵융합이 성공했다는 발표가 많았는데, 실험 재연에 실패하거나, 에너지가 관측은 됐는데 관측된 에너지는 들어가는 에너지보다 매우 작은 결과뿐이었다. 후자에 대해서는 에너지가 나왔으니 성공 아닌가 하는 사람도 있을 수 있는데 애초에 에너지가 측정되면서 이거 핵융합 아냐? 라고 설레발을 친거지 에너지가 핵융합에서 나온게 아니다.
1. 설명
보통 초고온(대략 1억도 이상)에서 발생하는 핵융합과는 달리, 일반적인 기온이나 일반적인 실생활 범위 내의 '''비교적''' 낮은 온도에서 발생하는 핵융합.
실제로 실현된다면 상온초전도체와 함께 인류 문명 자체를 송두리째 뒤집어 놓을만한 기술이다. 하지만 지금까지 실현된 적은 없으며,[1] 둘 다 떡밥만 난무할 뿐이다.[2]
영구기관처럼 과학자라 자칭하는 아마추어 연구가들이 이뤄냈다고 주장하는 일이 많지만 아직 전혀 가망이 없다고 봐도 무방하다.[3] 사실 핵융합을 연구하는 물리학자나 공학자들은 상온 핵융합에 대해 부정적이다. 좀 심하게 말하면 유사과학 취급한다. 여러가지 기술적 난제에도 불구하고 핵융합을 초고온 상태로 시도하는 이유는 두 원자가 융합하기 위해 쿨롱힘(정전기적 인력)을 극복하고 근접하기 위한 에너지가 필요하기 때문이다. 그런데 입자가 가진 평균 운동에너지가 많다는 것은 그 입자의 온도가 높다는 뜻이다.
2. 플라이슈만-폰즈 실험
Fleischmann-Pons Experiment
무려 '''30년 전'''인 1989년 3월에 미국 유타 대학교의 전기화학자이자 화학 교수인 마틴 플라이슈만과 스탠리 폰즈 2명이 이뤄냈다고 주장한 실험. 이 당시 실험이 어떻게 구성되었는가를 간단히 말하자면, 물을 전기분해하여 수소를 만든 뒤, 이를 팔라듐에 흡착시킨다. 일정량 이상의 수소가 모이면 이것이 퓨전하여 헬륨이 되고 이 때 발생한 에너지는 새로운 열에너지가 된다. 이에 따라 실험 전후 총 열량을 측정하여 증가하면 실험은 성공. 팔라듐을 쓰는 이유는 팔라듐이 수소를 흡착하는 성질이 있는데 수소 흡착량이 상당해서 기체상태의 수소간격보다 매우 조밀하게 배열되기 때문이다. 그러나 그래봤자 분자단위로 핵융합이 일어나는데 필요한 간격에 비하면 넘사벽.
하지만 결국 실험이 재연되는 데 실패했다. 수소와 관련된 실험을 하면서 이론치 이상의 에너지가 나왔다는 것인데, 어떤 과학자가 '''"그럼 님들 어떻게 살아있음?"'''이라고 반박했다고 한다. 수소 반응시 중성자가 최소 수~십수 MeV단위의 에너지로 튀어나오기 때문. 학계에서는 저런 결과가 나온 것을 실험 설계 오류로 수소-산소 화합으로 인한 에너지거나 전기분해에 사용된 외부 에너지로 판단된다고 한다.
3. 기타 사례
북한에서도 성공했다고 하지만 당연히 확인된 바 없다. 로동신문 1989년 5월 8일자 기사
우리나라에서도 성공했다는 기사가 있으나 이 역시 성급하게 실적을 만들기 위해 철저한 검증없이 발표해버렸던 것으로, 우리나라 과학사의 흑역사 중 하나이다.
이그노벨상 수상자의 논문에 따르면 닭의 체내에서는 칼륨이 칼슘으로 저온핵융합된다고 한다. 메커니즘은 불명. 그 외에 일부 신비주의자들이 식물이 원소를 합성해낼 수 있는 능력이 있다고 주장하기도 한다. 실은 그냥 대기와 토양(+일부 공생 박테리아)에서 뽑아다가 변환하여 저장하는것이다. 사실 아에 말이 안되는 주장은 아니다. 다만 우리가 유용하게 쓸 특정한 원소들을 합성하지 않을 뿐이지..
2010~2012 사이 상온 핵융합이 성공했다는 발표가 많았는데, 실험 재연에 실패하거나, 에너지가 관측은 됐는데 관측된 에너지는 들어가는 에너지보다 매우 작은 결과뿐이었다. 후자에 대해서는 에너지가 나왔으니 성공 아닌가 하는 사람도 있을 수 있는데 애초에 에너지가 측정되면서 이거 핵융합 아냐? 라고 설레발을 친거지 에너지가 핵융합에서 나온게 아니다.
4. 매체에서의 상온핵융합
- 커맨드 앤 컨커 제너럴에서는 미국 진영의 발전소가 상온 핵융합 발전소이다. 제어 로드를 업그레이드하면 전력 수급량이 증가하는데 어째서인지 핵연료봉을 뽑아 노출시킨다. 체렌코프 현상에 의한듯한 형광빛 광채가 인상적이다. 물론 실제 피해는 없고 심지어는 파괴될 때도 중국 원자력 발전소와는 달리 방사능 하나 안남기고 사라진다.[4] 그런데 제어 로드를 별도로 업그레이드하지 않은 상태에서 기본적으로 공급되는 전력은 중국의 기본 원자력 발전소보다 딸린다.
- 동방자가선에는 야사카 카나코와 코치야 사나에가 레이우지 우츠호의 핵융합 능력을 대체할 동력원으로 상온 핵융합을 찾는다. 대체 언제 배운 것인지 사나에는 상온 핵융합에 대해 꽤 정확하게 알고 있다. 바깥 세계에서 잊혀지거나 있을 수 없다고 여겨지는 것이 들어오는 환상향의 특성상 현실에서 불가능하다고 생각되는 상온 핵융합이 가능하리라는 것. 그리고 금속의 신의 도움을 받은 레이무 덕에 카나코는 위에 언급된 유타대의 1989년 실험을 (환상향식으로[5]) 재현하고 상온 핵융합에 성공한다.
- 풀 메탈 패닉!에서 M9 팔케/건즈백, 아바레스트, ARX-8 레바테인을 비롯한 각종 암슬레이브와 투아하 데 다난등의 동력원으로 이용되고 있는것으로 등장. 형태는 팔라듐 리액터.
- 스타크래프트 시리즈에 등장하는 CMC 전투복의 동력이 바로 이 상온 핵융합이다. 또한 저그에게 점령당한 과학선 아메리고 호 폭파 작전 때 사용된 무기도 상온 핵융합 폭탄이다.[6]
- 스텔라리스에서는 함선의 3단계 동력로로 사용된다. 일반 핵융합로와 반물질 반응로의 사이 위치에 있는데 현실에서는 불가능하니 뭐니 말이 많지만 이쪽에선 게임 중반으로만 가도 기술 발전 느린 미개한 문명이나 쓰는 기술이다.
- 인디펜던스 데이: 리써전스에서는 아예 무기로 사용된다. 그쪽 세계관 명칭에 따르면 "저온핵융합탄"이라고.
5. 관련 문서
[1] 엄밀히 말하면 뮤온 촉매를 이용한 핵융합은 상온에서 실험적으로 실제 핵융합을 발생시킬 수 있으나 융합에 필요한 에너지대비 생성에너지 비율이 1:5 밖에 안돼 혼란을 막기 위해 상용 핵융합으로 분류하지 않는다. 그나마 실험실에서 만들기라도 하고 영하 23도까지 떨어트려 가망이라도 있는 상온초전도체와는 비교가 안된다.[2] 그나마 상온 초전도체의 경우 실험을 통하여 검증까지는 해냈지만 상온 핵융합은 아직도 오리무중.[3] 일반적인 핵융합조차 '''2030년 이후'''에나 실용화가 될 것이라고 예상된다.[4] 실제로 핵융합 발전은 핵분열 발전과는 다르게 안전성이 엄청나게 뛰어나다. 상온이 아닌 실제 연구중인 핵융합 발전의 경우 어마어마하게 높은 온도에 의해 수소 플라즈마를 만들어 이들을 충돌시키는 방식을 쓰는데, 이는 반대로 얘기하면 높은 온도(상온 핵융합의 경우는 높은 에너지 공급)를 유지해줄 발전소가 파괴되면 핵융합도 멈춘다는 뜻이다. 수소에 의한 폭발을 생각해 볼 수 있지만 핵융합은 핵분열과 달리 우라늄을 우겨넣어서 지들끼리 연쇄작용이 일어나도록 방치하는 방법이 아니다. 애초에 극미량의 수소로 아주 큰 에너지(1g당 638Giga줄 단위다)를 생산하는 기술이기 때문에 수소는 '제어'되는 게 아니라 있는 그대로의 의미로 통제된다. 사실 기술적으로도 수소를 우겨 넣으면 핵융합은 불가능하다. 문서를 참고하자.[5] 동방맹월초에서 환상향에서 달로 가는 로켓이 바깥 세계의 로켓과 다를 수 밖에 없었듯이 여기에서도 현실적인 상온 핵융합이 아니라 물통에 팔라듐 막대 넣고 전기를 가해서 발전을 이루어냈다. 과학적 고증을 충실하게 따랐다.[6] 물론 함부로 터지면 안될 물건이다보니 얼음 잔뜩 넣은건 물론 맥주까지 넣어왔다.