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[세상만사] 삼중수소
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기사입력 2016-08-25 08:00:12   폰트크기 변경      

강한철(논설실장)

 

원자는 원자핵과 전자로 구성되어 있으며, 원자핵은 양성자와 중성자로 되어 있다. 원소기호 1번인 수소는 양성자 한 개와 전자 한 개로 구성돼 있으며, 자연에서 발견되는 수소의 99.9%를 차지한다. 양성자 한 개에 중성자 한 개인 수소를 중수소라고 부르며, 양성자 한 개와 중성자 두 개로 구성된 수소는 삼중수소라고 한다. 중수소는 바닷물에서 무한하게 얻을 수 있지만, 삼중수소는 자연상태로는 거의 존재하지 않아 핵반응을 이용해 인위적으로 생산해야 한다.

삼중수소는 보통 수소에는 없는 방사능을 방출하기 때문에 한동안 방사선 폐기물에 불과했지만, 최근 과학기술의 발전으로 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 삼중수소가 방출하는 베타선이 형광물질을 자극한다는 점을 응용해 스스로 빛을 낼 수 있게 만드는 자발광체의 핵심 연료로 사용된다. 기존 야광제품보다 100배나 밝은데 비해 전기가 없어도 스스로 빛을 내기 때문에 공항 활주로나 군대의 야간작전 시 조준경 등에 사용되기도 한다.

최근에는 공항의 X선 검색대를 대체하기 위해 기술개발이 추진 중이다. 삼중수소를 이용할 경우 물체의 화학적 성분을 분석할 수 있어 위험물질을 쉽게 걸러낼 수 있게 된다. 삼중수소를 이용한 검색대는 중성자를 수초 동안 쏘아 그 반응에 따라 화학적 특성을 파악하는 것으로 기술적 보완을 거쳐 곧 실용화될 것으로 전망된다.

 삼중수소는 또 중수소와 함께 핵융합을 일으키는 원료로 사용된다. 중수소와 삼중수소가 핵융합 반응을 일으키면 헬륨과 중성자 하나가 생기면서 막대한 양의 에너지가 방출된다. 중수소만으로도 가능하지만 중수소와 삼중수소를 활용한 핵융합이 상대적으로 낮은 온도에서 일어나기 때문에 효율이 높다.

국가핵융합연구소가 리튬 티타늄 산화물을 이용해 지름 1㎜ 크기의 고체형 삼중수소 증식재를 제작하는 데 성공, 삼중수소를 대량으로 생산할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발했다고 한다. 미래 에너지원 확보를 위한 국제공동 연구개발사업인 국제핵융합실험로(ITER) 건설에 참여하고 있는 우리나라와 미국, EU, 일본, 중국 등을 중심으로 관련 연구가 진행되고 있지만 삼중수소를 균일하게 대량으로 만들어내는 데 성공한 것은 이번이 처음이라고 한다. 이번 기술 개발로 1g에 2700만원이 넘는 삼중수소 수입 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 해외 핵융합 연구 국가에도 수출이 기대되는 등 일석이조의 효과를 거둘 것이라고 하니 반가운 일이다.

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