우리가 살고있는 이 세상에 에너지가 없다면 무슨 일이 일어날까요? 가장 먼저 온 세상에 어둠이 찾아올 것입니다. 시간이 흘러 냉장고의 전기도 들어오지 않아 음식을 보관할 수 없게 되고, 편리했던 통신기계, 자동차 등 아무것도 이용할 수 없게 되겠죠. 과학자들은 우리에게 꼭 필요한 에너지원을 더욱 효율적이고 오래 이용할 수 있도록 끊임없이 노력해왔습니다. 그러나 영화에서만 볼 수 있었던 일들이 현실로 다가올 날이 머지않았는데요. 오늘은 실제로 발현 가능성이 있는 에너지 자원과 어렵고 생소한 에너지 이야기를 쉽게 설명해 드리며, 다시 보면 좋을 영화 세 편도 소개해드리도록 하겠습니다!
원자력 발전소를 다룬 #판도라
▲ 출처: 네이버 영화, movie.naver.com
2016년에 개봉해서 큰 인기를 얻었던 영화 판도라는 원전에 대한 위험성과 경각심을 일깨워주는 영화로, 원자력 발전소가 돌아가는 원리와 에너지인 원자력(원자에너지=핵에너지)을 아주 자세히 설명해줍니다. 지난 2011년 일본에서 대지진이 일어나면서 후쿠시마 원전사고가 발생했었는데요. 전 세계에 큰 충격과 공포를 주며 원자력 에너지의 위험성이 야기되곤 했습니다. 영화 판도라는 우리나라에서도 그런 재앙이 발생할 가능성을 보여주며 몰입감을 높여주기도 했습니다. 이렇게 중요한 원자력이 우리 생활에 어떤 영향을 주고, 왜 사용되는지 간단하게 설명해 드리도록 하겠습니다.
원자력은 우라늄과 플루토늄 원소 등의 무거운 원자핵이 중성자와 충돌, 분열하면서 2~3개의 중성자를 방출하는 핵분열 과정에서 발생하는 에너지입니다. 방출된 중성자는 다른 원자핵과 충돌하여 다시 중성자가 발생하게 되며, 핵분열이 연쇄적으로 일어나게 됩니다. 이 연쇄반응을 조절하여 일정 에너지 방출을 유지하는 장치가 바로 원자로이고, 제어하지 않고 증폭시켜 한 번에 폭발적으로 에너지를 발산하는 장치가 원자폭탄입니다.
우리나라는 자원이 부족해 큰 에너지를 내는 핵에너지에 의존할 수밖에 없고, 그 결과 24개의 원전을 가동 중이며, 전 세계 원전 보유 순위는 6위를 기록하고 있습니다. 땅이 좁기 때문에 원전 밀집률로 따지면 세계 1위라는 기록을 가지고 있는데요. 이것은 우리나라 원전 중 한 곳이라도 폭발하게 되면 일본의 후쿠시마처럼 안전하지 못하다는 것과 같습니다. 영화 판도라 속 상황이 실제로 일어난다면 정말 큰 일이겠죠?
▲ 출처: http://geozoonee.tistory.com/947
우리는 왜 이렇게 위험한 에너지원을 사용하는지 알아보도록 하겠습니다. 부산에 있는 고리 원자력 발전소는 초기 건설비용은 비싸지만, 연료비가 월등히 저렴하고, 적은 우라늄으로 엄청난 에너지를 낼 수 있기 때문에 먼 훗날을 생각하면 발전비용이 적게 든다는 장점이 있습니다. 또한, 핵융합로의 기술이 발전하면서 우라늄 자원을 재활용할 수 있으므로 자원을 무한정 사용할 수가 있고, 화석연료를 태울 때 나오는 온실가스 등의 유해물질이 발생하지 않아 지금까지 쓰이고 있습니다.
하지만 이 원자력 발전 속에도 또 다른 문제점이 있는데요. 바로 방사성 핵폐기물 처리와 낡은 발전소를 해체하는데 드는 막대한 비용 및 시간이 문제입니다. 원전 폭발과는 다르게 시간문제이므로 초조함이 커져만 가는데요. 하루빨리 전력수요를 감당할 수 있는 대체 에너지가 상용화되어 우리의 불안함을 떨쳐내 주길 바랄 뿐입니다.
바닷물을 이용한 에너지 #오블리비언
▲ 출처: 네이버 영화, movie.naver.com
영화 오블리비언은 머나먼 미래에 외계인의 침공으로 지구가 점령당하는 내용입니다. 그 전쟁에서 승리하기 위해 인류는 핵무기를 사용하는데, 전쟁에서는 승리하였으나, 과도한 핵무기 사용으로 지구에 방사능이 퍼져 모두가 떠나게 됩니다. 마지막 정찰병으로 남은 주인공 잭 하퍼는 남은 외계인 잔당을 처리하는데요. 여기서 외계인의 공격 무기로 하얗고 둥근 모양의 드론을 볼 수 있습니다. 이 드론은 별도의 에너지 충전 없이 적을 공격하고 움직이기도 하는데, 여기에 쓰인 무한의 연료 장치가 바로 핵융합 에너지 원자로입니다.
영화의 장면들을 통해 핵융합 원리를 설명해드리겠습니다. 영화에 등장하는 드론이 바닷물을 빨아당기는 것을 볼 수 있는데요. 핵융합 에너지의 원료인 중수소가 바로 이 바닷물로부터 추출되기 때문입니다. 핵융합 에너지는 무거운 원자핵이 분열되면서 에너지를 방출하는 핵분열과는 다르게 가벼운 원소의 원자핵을 결합해 무거운 원자핵으로 만드는 것입니다. 이때, 핵융합이 일어나기 전 원자핵의 질량의 합보다 핵융합 뒤에 만들어진 원자핵의 질량의 합이 더 작습니다. 여기서 발생하는 질량 차이에 의해 방출되는 에너지가 바로 핵융합 에너지입니다.
▲ 출처: 국가핵융합연구소, http://www.nfri.re.kr
우리나라에서는 핵융합 에너지를 연구하고, 준비하는 국가핵융합연구소가 있습니다. 장치 핵융합의 원료는 주로 수소와 같은 가벼운 연료가스가 쓰이는데요. 이 원소들이 서로 결합해 헬륨처럼 좀 더 무거운 원소를 형성하게 됩니다. 해수에 존재하는 중수소를 원료물질로 사용하기 때문에 연료 자원이 무한으로 확보되고, 연료 공급이 중단되면 1~2초 내로 운전이 자동 정지해 원자력처럼 발전소 폭발, 방사능 오염 등의 걱정이 없다는 장점이 있습니다.
게다가 화석연료에서 발생하는 산성비, 온난화 문제도 없으며, 수소로 이루어진 태양과 같기 때문에 태양에너지와 같은 신재생 에너지입니다. 하지만 기술 실현이 매우 어려워 아직 시행되지 못하고 있다는 단점이 있습니다. 하루빨리 영화에서나 볼 수 있었던 장면이 우리 주변의 에너지로 상용화되어 생활의 편리함이 찾아오기만을 기다리게 됩니다.
태양광 기술을 이용한 생존 영화 #마션
▲ 출처: 네이버 영화, movie.naver.com
영화 마션은 SF영화로, 우주에서의 생존 이야기를 현실적으로 담은 영화입니다. 화성으로 탐사를 간 NASA 아레스3 탐사대는 모래폭풍을 만나게 되는데요. 모두가 탈출하는 데 성공하지만, 마크 와트니만 탈출하지 못하게 됩니다. 팀원들은 그가 죽었다고 판단해 그를 두고 지구로 귀환을 하지만, 극적으로 와트니가 생존하게 되며 다음 탐사선까지 살기 위해 여러 과학기술을 총동원하여 생존하는 스릴 넘치는 장면들을 보여줍니다.
영화에서 주인공이 살아남기 위해 쓰는 전력들은 전부 어디서 공급을 받았을까요? 우주에서도 무한히 존재하고, 어디서나 사용할 수 있는 에너지, 바로 태양광 에너지를 이용했습니다. 태양광 에너지는 말 그대로 태양으로부터 얻은 빛을 광전효과를 이용해 전기에너지로 바꿔주는 에너지입니다. 태양광 모듈(태양전지판을 여러 개 결합한 형태)을 이용해 모든 전력을 발생시킨 마크 와트니는 탐사용 차를 운전할 때 낮에는 모듈을 이용해 충전하고, 밤에 이동하는 모습을 보여줍니다.
또한 화성 토양에 인분을 섞어 식물을 심고, 인공 빛으로 작물을 길러 농사를 짓는 데 성공하는 장면도 나오는데요. 이것을 전문용어로 베지(Veggie)라고 합니다. 상상 속의 장면이라고만 생각되는 베지는 실제로 국제우주정거장에서 상추를 기르는 데 성공한 사례가 있습니다.
태양광 에너지의 장점은 태양으로부터 원료를 공급받으므로 매우 환경친화적이며, 필요한 만큼 생산 및 조절을 할 수 있습니다. 하지만 초기투자비와 발전단가가 높고 에너지 밀도가 낮아 효율이 떨어진다는 단점이 있습니다. 특히 태양광을 이용하는 것이므로 기후에 많이 좌지우지되는데요. 흐린 날에는 발전량이 현저히 줄어들게 됩니다. 이런 단점을 보완하기 위해 또 다른 대체 에너지인 수력, 풍력, 지열 등의 에너지 또한 지속해서 개발되어야 할 것입니다.
지금까지 영화 속 에너지의 이야기들을 알아보았는데요. 영화로 관람할 때엔 잘 몰랐던 내용이 나와 이해가 안 갔지만, 에너지원에 대해 정리하여 다시 한번 돌이켜보니 영화에 내포되었던 에너지 이야기들이 흥미롭게 느껴지기도 합니다. 영화라고 해서 실제로 일어나기 힘든 내용도 많겠지만, 먼 훗날 가능할 수도 있는 미래 에너지 이야기! 앞으로 더욱 발전하고. 발견되어 우리 생활에 안락함을 가져다줄 날만을 손꼽아 기다려봅니다.
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