우리는 좋은 에너지원을 찾는 데 노력하고 있습니다. 그 중 핵 반응을 이용한 핵분열과 핵융합이 있습니다. 두 핵 반응은 다른 원리만큼 활용방법도 다릅니다. 같은 듯 다른 핵분열과 핵융합에 차이점과 공통점에 대해 알아보겠습니다. 

1부는 최대의 에너지원 핵융합에 대해 알아보고, 2부에서는 양면의 날을 가진 핵분열에 대해 알아보고 핵융합과 핵분열에 차이점에 대해 알아보겠습니다.

핵융합은 원자핵이 합쳐지는 반응입니다. 핵융합은 가장 효율이 높은 반응입니다.

핵분열 반응은 에너지 생산율이 핵융합보다 떨어집니다. 별 속에서 주로 일어나는 반응으로, 태양은 핵융합 반응을 통해 지구에 많은 에너지를 공급해 주고 있습니다.

지금부터 핵융합에 대해 알아보겠습니다. 

(츨처 : 픽사베이)

핵융합 반응은 가벼운 원자 핵에게 일어납니다. 별 내부에서는 철 원자까지 생성되고, 이후 별이 죽으며 폭발할 때 철 보다 무거운 원소들(92번 우라늄까지 생성됨)이 생성되며 우주로 뿌려집니다. 

핵융합 반응은 고온에서 발생합니다. 수소 핵융합은 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자 하나로 융합하며 많은 에너지를 방출하는 반응입니다. 이때 수소 원자가 헬륨 원자가 되기 위해서는 온도가 1000만K을 넘겨야 합니다. 그렇다면 헬륨 원자의 질량은 수소 원자 4개의 질량과 같아야 하지만 더 작습니다. 이 모자른 만큼의 질량은 E=mc²에 따라 에너지로 변환되어 별의 에너지가 됩니다. 

<-수소 핵융합 반응입니다.>

(출처 : 두산백과) 

별은 원시 별이 1000만K가 되면 핵융합 반응이 시작하며 별이 됩니다. 

별 내부에서 수소 핵융합 반응이 어느 정도까지 일어나게 되면 별은 수축하게 되고, 중심부에 온도가 1억K에 이르면 헬륨이 또다른 핵융합 반응에 의해 더 무거운 원소로 바뀌기 시작합니다. 3개의 헬륨 원자는 핵융합으로 탄소를 생성합니다. 이 헬륨 핵융합 반응은 적색거성의 중심부에서 일어납니다. 헬륨 핵융합은 (헬륨)He-4 원자핵 2개가 충돌해서 불안정한 (베릴륨)Be-8 원자핵이 생성되고, Be-8 원자핵이 붕괴되기 전 He-4 원자핵과 융합되면 (탄소)C-12 원자핵이 만들어집니다.

즉, 핵융합이란 원자핵이 뭉치고 막대한 에너지가 발생하는 과정입니다. 우리는 이 막대한 에너지를 실생활에서 사용하기를 바라고 있습니다. 

하지만 초고온을 버틸 수 있는 소재가 없고, 초고온을 유지시킬 수 없기 때문에 이 기술을 사용할 수 없습니다. 이 두 가지 문제점은 우리가 풀어야 할 숙제입니다. 

핵 반응으로는 두 가지 종류가 있습니다. 지금 소개한 핵융합 반응과 핵분열 반응입니다. 핵융합은 가벼운 핵들이 합쳐지는 과정이고, 핵분열 반응은 무겁고 불안정한 핵들이 붕괴하는 과정입니다. 다음 2부에서는 핵분열 반응에 대해 알아보고, 핵융합 반응과 핵분열 반응의 차이점과 공통점에 대해서 설명하갰습니다.

이상 임태균 기자였습니다.