"핵공학 개론" 카테고리에서는 John R. Lamarsh의 Introduction to Nuclear Engineering 책에 수록된 내용을 다뤄볼까 합니다. 많은 내용들이 원서의 내용을 그대로 가져올 것이며 제가 공부하며 어려움을 느꼈던 부분들에 대해서는 수학적인 기초지식 등도 함께 다루면서 여기 포스팅을 통해 개략적인 핵공학 지식을 쌓을 수 있도록 도움을 드릴 예정이에요. 대부분의 분들이 많이 궁금해 하실 것 같지는 않지만 저도 다음학기에 조교도 해야 하고 연구만 하다보면 또 핵공학의 전반적인 내용에 대해서 조금 잊어가고 있는 느낌이 없잖아 있어서, 관련 내용을 남길까 합니다.
우리가 다룬 책은 핵공학과 또는 원자력공학과에서는 거의 바이블로 불리는 책으로 거의 모든 핵공학도들이 거쳐가는 그런 책입니다. 핵공학의 전반적인 내용을 다 다루고 있고요. 이 책 한권만 잘 공부해도 일반인의 상식을 아득히 뛰어넘는 고수가 될 수 있다고 생각합니다. 그리고 핵공학은 우리가 오감으로 감지할 수 없는 미시세계의 물리까지 다루기 때문에 핵과 관련 현안을 다루는 데에 있어서도 안목을 크게 높일 수 있을거라 생각됩니다. 그럼 아래는 책의 머리말 입니다. 다 번역하진 않았고요, 주요 내용들만 제 입맛대로 번역(거의 재창조) 했으니 감안하고 봐주세요.
핵공학 (Lamarsh)
핵공학은 방사선과 방사능 물질을 사용하고자 하는 인간의 과학이다. 핵무기와 같이 가공할 무기들을 만들기도 하지만 핵 에너지원은 오늘날에도 엄청난 에너지를 제공한다. 핵 에너지는 온실가스를 배출하지 않는 깨끗한 자원이지만 여전히 그 위험성 또한 존재하고 있음을 부인할 수는 없다. 그럼에도 불구하고 많은 나라에서 핵 에너지를 이용하고 있고 프랑스의 경우 거의 100% 에너지를 원자력에 의존하고 있다. 특히나 최근 온실가스에 대한 우려가 커지고 있는 가운데, 원자력 에너지의 이용은 엄청난 양의 온실가스 배출 감소에 기여를 하고 있다.
게다가 원자력 에너지원은 기동성 또한 갖추어가고 있다. 특히 핵추진 잠수함이나 항공모함 등에도 활발히 사용되고 있다. 그 외에도 무역선이나 쇄빙선 등의 추진기관에 사용되고 있다. 또한 우주 프로젝트에도 핵에너지는 주목을 받고 있고 그 일례로 우주 탐사선이나 항공기의 추진체에도 사용하려는 노력이 지속되고 있다. 화석연료를 이용하는 것보다 크기를 많이 줄일 수 있을 뿐더러 낼 수 있는 에너지 또한 훨씬 더 많기에 많은 응용분야를 가진다.
핵에너지의 이용은 그 폭발력에만 그치지 않는다. 특히 의료분야에서도 방사선과 관련 동위원소 기술들이 많이 이용되고 있다. 또한 동위원소 추적을 통해 과학적 분석을 할 수 있게 해주는 데 그 일례로 탄소동위원소 분석으로 화석의 연대를 추정할 수 있으며, 어떤 원소가 사람 체내에 흡수되어 이동하는 경로를 추적하는 데도 사용 할 수 있다.
나의 결론
아마 제 블로그에서는 처음으로 언급하는 것 같지만 저는 핵에너지에 대한 확고한 생각을 가지고 있어요.
핵에너지는 (분열에너지) 우리 인류가 더 높은 단계 (더 안전하고 더 효율적인) 에너지원을 찾기 전에 사용하는 중간 단계의 에너지원이라는 겁니다.
에너지원은 인류의 역사와 함께 발전해 왔습니다. 예전에는 인간의 물리적인 힘을 이용하는데 그쳤다면 그 후에는 도구를 이용해서 인간의 에너지를 축적해서 사용하거나 동물의 힘을 빌리기도 했죠. 또는 간단하지나마 중력의 힘도 이용하기도 하고 (물레방아처럼) 불을 사용하게 됨으로 불에서 나오는 열에너지를 이용하기도 했죠. 그러다가 화석 연료가 발견되고 이용하게 되면서 화석 연료로부터 나오는 폭발력을 이용하게 되었습니다. 그리고 제 2차 세계대전 당시에는 핵분열을 이용한 분열에너지를 이용한 폭탄이 만들어졌고, 그 후에는 이를 평화적으로 이용한 원자력 발전소들이 세계 여러 곳에 세워졌죠. 이제는 핵융합 에너지가 다가오고 있습니다. 우리는 지금까지 인류에게 위험한 에너지들을 사용해 왔습니다. 핵에너지 또한 우리가 안전하게 만들어서 이용해야 할 에너지 중 하나이고 또한 다음 단계로 넘어가기 전에 사용하는 중간 단계의 에너지 임을 말씀드리고 싶었습니다.
무작정 위험한 에너지원이라고 하는 것 또한 올바르지 않을 뿐더러 시대의 흐름에 역행하는 접근법이라고 저는 생각합니다. 여러분은 어떻게 생각하세요? 다음 시간부터는 본격적으로 공학적인 부분을 다룰 예정이에요.