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[원자력 탐험대 5화] 지구 온난화로 더욱 주목받는 원자력의 역사

  • 2014.05.21.
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1895년 ‘X선’ 발견에… ‘청정 에너지’ 되기까지
19세기 말부터 물질 가장 작은 단위 찾는 연구
1951년 미국 ‘EBR-1’ 실험용 원자로 첫 발전
현재 31개나라서 439기원자력 발전소 운영

지구 온난화를 일으키는 대표적인 온실가스인 이산화탄소(CO₂)의 대기 중 농도가 80만 년 중 가장 많은 양을 기록한 것으로 나타났다.

미국 국립해양대기청(NOAA)과 캘리포니아대 스크립스 해양연구소(SIO) 등에 따르면 지난 4월 대기 중 평균 이산화탄소 농도는 401.33ppm(피피엠ㆍ어떤 양이 전체의 100만 분의 몇을 차지하는지 나타내는 단위)으로 매일 400ppm을 넘었던 것으로 나타났다. 지난해 5월 9일 이산화탄소 농도가 400ppm을 넘었지만 하루가 아닌 한 달 평균 농도가 400ppm을 넘기는 이번이 처음이다. 여러 기관에 따르면 지난 80만 년간 한 달 평균 이산화탄소 농도가 300ppm 이상 기록한 적은 없었다. 빙하기에도 이산화탄소 농도는 200ppm 수준이었고 산업 혁명 이전에는 280ppm 수준을 유지했다.

과학자들은 수년 전부터 지구 온난화를 막기 위한 노력으로 원자력ㆍ태양광 발전 등 저탄소 에너지 이용의 확대를 강력히 주장하고 있다. 특히 원자력 발전의 경우, 이산화탄소 발생의 주범으로 꼽히는 화력 발전을 대체할 수 있는 가장 현실적인 대안으로 손꼽힌다. 원자력은 과연 어떤 에너지이기에 지구 온난화의 속도를 늦출 청정 에너지로 꼽히는 걸까? 오늘은 먼저 원자력 발전의 역사를 만나 보자.

△물체를 통과하는 새로운 빛을 찾다

인류가 원자력이란 엄청난 에너지를 발견하고, 이를 발전에 이용하기 시작한 것은 20세기에 들어와서다. 수력이나 화력 등과 비교해 보면, 원자력은 최근에 발견한 에너지인 동시에 발전소의 상용화까지 가장 짧은 시간이 걸렸다는 특징을 가졌다. 그만큼 많은 과학자가 원자력 연구에 매달렸음을 알 수 있다.

1895년 독일의 과학자인 뢴트겐이 X선을 발견한 이후, 물리학자들은 눈으로는 이 신기한 물질에 관심을 가졌다. 이와 동시에 지구 상 모든 물체의 가장 작은 구성 단위를 밝혀내기 위해 연구를 거듭했다. 요즘은 병원에서 뼈가 부러지거나 폐에 문제가 있는지 등을 살펴보기 위해 X선이 널리 쓰이고 있지만, 이를 처음 발견한 19세기 말에는 물체를 통과하는 성질 등의 특성 때문에 과학계에선 마치 미지의 먼 우주에서 알 수 없는 생명체를 확인한 것처럼 화제가 되었다.

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[원자력 역사의 첫발을 내디딘 독일의 과학자 뢴트겐(사진 왼쪽)과 그가 X선으로 촬영한 부인의 손]

 

△물질을 쪼개고 쪼개 찾아낸 원자핵

이 무렵 물리학자나 화학자들은 물질의 가장 작은 단위 또는 구성체는 무엇인지에 큰 관심을 보였다. 그 결과, 1897년에는 영국의 톰슨이 기체 안에서 전자의 존재를 확인했다. 또 1898년엔 퀴리 부부가 X선처럼 방사능을 가진 폴로늄과 라듐을 발견했다. 그 뒤에도 물리학자들은 양파의 껍질을 벗기듯 물질의 최소 단위를 찾아가는 연구를 계속했다. 그리고 방사능을 지닌 물질과 이를 구성하는, 더 이상 쪼갤 수 없을 정도로 아주 작은 알갱이가 원자력 발전의 원리를 이해시켜 줄 열쇠란 것을 과학자들은 알게 된다.

바로 1911년 영국의 러더퍼드가 물질을 이루는 가장 작은 알갱이로 알려졌던 원자를 쪼개는 데 성공, 그 안에 원자핵이 존재한다는 사실을 밝혀낸 것이다. 이를 바탕으로 1913년 덴마크의 보어는 원자가 또 다른 작은 알갱이로 구성된다는 이론을 내놓는다.

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[엔리코 페르미가 1942년 미국 시카고 대학에서 처음 만들어 실험한 원자로인 ‘시카고 파일'(그림)]

△1942년 세계 첫 원자로 가동

이후 에너지로서 본격적인 원자력 연구가 이어져, 중성자 발견(영국의 채드윅ㆍ1932년), 핵분열 반응 발견(독일의 오토한과 슈트라스만ㆍ1938년) 등의 성과를 거쳐 1942년 세계 최초의 원자로가 탄생한다. 미국 시카고 대학의 교수였던 이탈리아 출신의 물리학자 엔리코 페르미가 원자로에서 작은 우라늄 덩어리로 엄청난 에너지를 만들어낸 것. 원자력은 제2차 세계 대전을 거치면서 원자 폭탄, 원자력 잠수함과 같은 전쟁 무기 개발에 이용되지만, 평화적인 연구도 활발히 이뤄진다.

1951년에는 미국이 아이다호 주에 있는 국립 원자력 시험장에서 ‘EBR-1’이라는 실험용 원자로로 세계 최초의 원자력 발전이 이뤄진다.

이어 1954년에는 러시아(옛 소련)가 5000kW급의 오브닌스크 원자력 발전소를 가동하면서 세계 최초로 원자력 발전을 시작한다. 이어 영국에서는 1956년 콜더홀 원자력 발전소가, 미국에서는 1957년 시핑포트 원자력 발전소가 잇달아 상업 발전에 들어갔다.

그로부터 60여 년이 지난 2014년 5월 현재, 전 세계 31개 나라에서 모두 439기의 원자력 발전소가 운영되고 있다.

원자력탐험대5회

– 작성 : 소년한국일보 윤석빈 기자 binys@snhk.co.kr

– 원문보기 : 소년한국일보 http://ka.do/TCt3

 

 

>>원자력탐험대 다른 호 보러 가기<<

  1화_인류발전의 원동력 불   http://blog.khnp.co.kr/blog/archives/5733

2화_전기의 발견과 발전의 종류 http://blog.khnp.co.kr/blog/archives/5811

3화_새로운 에너지, 원자력의 발견 http://blog.khnp.co.kr/blog/archives/6442 

4화_지구온난화와 에너지 http://blog.khnp.co.kr/blog/archives/7626

 

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