우리는 왜 달에 가지 못할까.

2012.6.1

아폴로계획에 들어간 돈은 미의회에 보고된 액수가 250억불에 달하는데 이것은 반세기 이전의 일이므로 지금돈으로는 1200억불이 된다느니 2천억불쯤 된다느니 하는 추정치가 나돈다. 한국돈으로 따지면 130조 2백조 운운하는 돈이 된다. 

 

이 숫자를 본 분들은 글을 시작하자마자 답이 나왔다고 생각할지도 모르겠다. 우리가 달에 갈수 없는 이유는 결국 돈이 없어서다. 그런데 왜 이렇게 돈이 많이 들까. 그게 자연스런 다음질문이 아닐까. 물론 여러가지 이유가 있다. 하지만 나는 그 근원적인 이유는 결국 에너지 혹은 엔진의 문제가 아닐까하고 생각한다. 

 

이야기를 돌려서 비행기의 역사에 대해 생각해 보자. 이미 5백년전의 인물인 레오나르도 다빈치에 의해 하늘을 나는 기계들에 대한 스케치가 그려진바 있지만 비행기가 보편화된 것은 20세기들어서다. 라이트형제가 비행기를 만들고 짧게나마 동력비행에 성공하고 이어서 실용적인 비행기를 제작하는데 성공했던 것이 1903년 1905년의 일이었던 것이다. 그들이 비행기를 제작하는데 있어서 문제가 되었던 것은 두가지다. 하나는 더 효율적인 프로펠러를 제작하는 것이었고 또하나는 가볍고 강력한 엔진을 만드는 일이었다. 이 두가지를 합한다면 결국 더 가볍고 강력한 동력을 내는 엔진을 만들어서 최대한의 효율성으로 비행기를 날려줄 프로펠러를 만드는 일었다고 할수 있을 것이다. 결국 비행기의 발명도 에너지와 엔진의 문제가 핵심적 문제였던 것이다. 

 

우리는 왜 인간의 팔에 날개를 달아서 하늘을 날수 없을까? 그 답은 인간이라는 동력장치가 인간의 몸무게를 띄울만한 강력한 힘을 내지 못하기 때문이다. 새는 제아무리 커도 인간의 몸무게처럼 무겁지 않다. 결국 공기안에서 몸을 띄울수 있는 존재들은 작으면 작을수록 유리해져서 벌새나 벌레들은 현대의 비행기로 흉내낼수 없는 기기묘묘한 비행도 할수있다. 말하자면 그들에게 공기란 마치 수영장속의 물처럼 끈적거리고 그들의 몸을 잘받쳐주는 존재라서 뒤집어지고 돌고 하는게 자유자재가 되는 것이다. 

 

만약 이 세상에 증기기관밖에 없었다면 제 아무리 강력하고 거대한 증기기관을 만들어도 우리는 비행기를 만들수가 없을 것이다. 증기기관은 더 커지면 더 무거워지며 더 무거운 연료를 필요로 한다. 따라서 아무리 크고 강력한 증기기관을만들어도 비행기를 띄우는데는 부적합한 것이다. 

 

로켓의 시작은 화약을 발명한 중국에서 시작된다. 그들은 흑색화약을 만들어 로켓을 만들었다. 그리고 후일 강력한 다이나마이트를 만드는 니트로글리세린을 쓴 무연화약이 사용되면서 로켓은 더 강력해졌다고 한다. 그리고 이것은 개량되어 더 강력한 액체연료로 바뀐다. (로켓연료의 변천사는 이걸 참조하라. http://blog.naver.com/picbasic/70137103821 ). 

 

이 모든 개발의 역사에는 물론 근본적인 질문이 전제되어야 한다. 무엇이 로켓을 움직이게 하는가. 공기속을 나르는 비행기는 프로펠러만 돌려도 즉 주변의 공기를 뒤로 밀어내는 것 만으로도 비행기를 앞으로 움직이게 할수 있지만 기본적으로 우주비행을 위해 진공을 날아야 하는 로켓은 만약 총알처럼 한방에 뻥쏴서 그 이후로 그저 무동력 운동을 할것이 아니라면 뒤로 밀어낼것이 주변에 없다. 가진 것은 자기 몸뚱아리뿐이므로 결국 진공속을 나르는 로켓은 자기가 가진 무게의 일부를 뒤로 던지고 그 반작용으로 앞으로 나가게 된다. 태양풍을 이용한 우주선같은 것에 대한 이야기도 들은적이 있지만 여기서는 관련없다. 일단 달까지 가는거니까. 

 

결국 다시 간단한 시작점으로 돌아오면 로켓이 무겁다. 무거우니까 달까지 날리기 어렵다. 우리는 어떤 의미에서 가벼운 엔진을 만들지 못한 라이트형제에서 레오나르도 다빈치 사이의 사람들의 입장에 있는 것이다. 그런 엔진 혹은 에너지원이나 로켓이 만들어질수 있을까? 누구도 모른다. 영영안될수도 있다.

 

그래서 해결책으로 나올수 있는 것은 우주 엘리베이터라는 것을 건설하는것이다. (우주 엘리베이터는 다음글을 참조하라 http://tomoon1990.blog.me/60156431609). 쉽게 말하면 로켓을 날리지 않고 엘리베이터를 타고 십만 킬로미터 상공까지 올라간다는 이야기인데 이론적으로는 이미 백년이나 된 이야기라고 한다. 지구주변에는 지금도 인공위성이 돌고 있다. 이 인공위성은 3만 6천킬로미터라는 정지궤도의 높이에 있으면 지상에서 보았을때 그 위치를 바꾸지 않는다. 지구가 자전하는 속력으로 인공위성도 돌기때문이다. 이 정지궤도위의 인공위성까지 로프를 매달고 하늘로 올라가자는 것이 우주 엘리베이터이다. 물론 균형을 잡기 위해서는 그 위로도 한참 더 높은 곳에 균형추를 달아야 할것이다. 

 

문제는 그런 이론을 현실화시킬만큼 강력한 강도를 가진 물질이 없었다는 것이다. 우린 2-3백층하는 고층건물을 이야기하는게 아니라 십만킬로미터짜리 엘리베이터를 이야기하고 있기 때문이다. 지구를 몇바퀴나 도는 거리를 움직이는 엘리베이터다. 그런데 탄소나노튜브가 나오면서 이런 강도를 가질 물질이 출현한 것으로 사람들이 믿는다. 그래서 많은 사람들이 시기상조라고 믿지만 실제로 우주엘리베이터를 건설하겠다고 하는 사람들이 나오고 있으며 나사도 설계를 검토하고 있다고 한다. 

 

일본의 오바야시 팩토리라는 건설회사는 최근 화제가 되는 도쿄 스카이트리를 건설했다. 높이 643미터로 세계최고의 타워다. 그런데 이 회사는 이번에는 40년안에 우주엘리베이터를 건설하겠다고 발표했다. 세상일이 어떨지 알수 없지만 우리가 달에 가지 못하는 현실을 개선할수 있는 변화가 올지도 모르겠다.

 

 그러나 하늘로 하늘로 향하는 것도 좋지만 그것은 어쩌면 후일 터무니없는 방종으로 해석될지도 모른다. 많은 사람들이 석유자원의 고갈을 이야기하고 있다. 물론 단기적으로 보았을때 그것이 내년이나 10년이나 20년후에 오는 것은 아닐지 모른다. 그러나 그 석유자원이 만들어 지는데 얼마나 오랜 세월이 걸렸을까를 생각해 보았을때 인류가 고작몇백년의 활동을 통해서 그걸 모두 소모할수 있다라는 것은 어쩌면 우리가 매우 특이한 삶을 살고 있었던 것이 아닐까 하는 생각을 하게 된다. 

 

사람들은 물론 원자력을 포함하여 여러가지 대안에너지 개발을 이야기하고 있지만 사실 석유를 대체할 안전하고 효율적인 대안에너지가 정말 개발될까하는 것은 아직도 미지수다. 비행기가 만들어 지고 보편화된것은 어떻게 말하면 석유가 있었기 때문이다. 석유경제가 끝장나고 그걸 대체할 에너지원이라는게 존재하지않는다면 인류문명은 금새 산업혁명이전으로 돌아가야 할것이다. 사실 오늘날은 식량도 석유로 만들어 진다. 그것이 70억에 달하는 세계인구를 지탱하고 있다. 석유의 갑작스런 고갈이란 엄청난 인구의 기아를 이미한다. 하늘을 날아 여행을 다닌다는 사치는 몇백년후의 인류에게는 마치 소돔과 고모라의 악행처럼 전설로 남을지 모른다. 

 

우리는 왜 달에 가지 못할까. 결국 에너지가 문제다. 

 

%2022.2.8

이 에너지의 문제를 바꿀 소식이 요즘 들린다. 바로 핵융합기술이다. 핵융합기술은 실질적으로 무한대의 에너지를 제공한다. 핵융합기술로 인류가 쓸 수 있는 에너지가 크게 늘어난다면 인류는 어벤저스같은 영화에나 나오는 미래에 살 수 있게 될 수도 있을 것이다. 물론 핵융합기술의 대중화는 아직 멀었다고 하지만 기술발전은 예측불가능하다. 요즘 네이처나 사이언스에 핵융합기술에 AI기술을 쓴다던가, 핵융합기술로 에너지를 드디어 생산하기 시작했다던가, 고온플라즈마 상태를 유지하는 기록이 깨지고 있다던가 하는 뉴스가 나오고 있다. 워낙 큰 뉴스이므로 만약 핵융합기술이 손에 닿을 수 있는 거리에 있다는 확신만 있다면 이 기술은 인공지능이나 게놈프로젝트 이상의 화제를 모으며 전세계적인 투자를 받을 것이다. 그 시대에는 달여행이 일상일 수 있다.