인류를 중심으로 보면 인류가 의존하고 있는 에너지원은 자연계에 있는 태양과 지구내부에 축적되어 있는 자원에너지 및 핵분열과 핵융합으로 대표되는 인공원자력이 되고있다. 태양도 지열도 자연의 핵에너지가 변환된 것이다. 핵변환도 에너지변환도 자연에서 일어나고 있는 것이다.
거기에는 어떠한 자연법칙이 현실을 지배하고 있는 것일까? 그것은 오늘날 원자력 연구개발은 그것을 지배하는 자연법칙을 이해하는 것에서부터 시작하여 그 본질부분에 대한 인식을 높여 나가고 있는 것이다. 원자력은 우주의 에너지로서 우주에서는 빅뱅(big bang) 이라고 부르는 창세기에서 현재의 항상 내부에서 일어나고 있는 에너지발생에 이르기까지 그 에너지원을 원자력에 의지하고 있다.
대부분의 천체에서는 지금까지도 자연적으로 핵융합이일어나 원자력에너지가 되고있다. 태양의 수소연소반응이라고 부르는 핵융합에 의해 나오는 에너지가 인류의 생명활동을 지배하고 있다고 해도 과언이 아니다. 흑성인 지구에서도 자연의 원자력에 의해 핵에너지가 해방된 사실이 있다.
핵분열 연쇄반응이 일어난 증거를 자연계에서 찾을 수 있는 것이다. 핵반응을 생각할 때 기본이 되는 자연법칙은 아인슈타인의 질량과 에너지의 관계에 있다. 아인슈타인은 에너지와 물질은 등가(等價)라고 하였다. 이는 넓은 의미에서 에너지보존법칙이다. 에너지문제를 이야기할 때는 항상 물질의 반응에 수반하여 에너지가 해방된다는 것이다.
여류 물리학자인 리자 마이트너는 오토한이 보낸 편지에서 핵분열발견사실을 알게되고 이를 물리적으로 설명해달라는 요청을 받았다. 오토한은 핵분열반응으로 생긴 바륨을 발견했지만 자신은 화학자였기 때문에 오랜동료였던 마이트너여사에게 물리적설명을 요청하였다.
마이트너는 오토한의 공동연구자로서 베를린에서 연구를 하고 있었지만 나치의 유태인추방으로 베를린을 탈출하였다. 또한 닐스보어도 이에 협력하였다. 아인슈타인도 페르미도 똑같이 미국에 망명하였다. 이같은 세계사의 어둠속에서 미시적 세계의 개막이 열리게 되었다. 그 당시 마이트너의 조카인 오토프리쉬는 이때 마이트너와 핵분열반응에 대하여 깊이 논의하였다.
그는 뒤에 원자폭탄의 원리를 연구하였다. 그는 연쇄반응을 일으키게 하기 위해서는 어떻게 하면 좋은지를 연구한 페르미나 하이젠베르크와는 기본적으로 달리 폭발력을 얻는데 필요한 조건을 찾아 원자폭탄을 만들기 위해서는 어떻게 해야 하는지를 연구하여 우라늄235를 고농축한 원폭의 발상에 이른 것이다.
인류역사상 최초로 세계2차전쟁당시 일본을 항복시킨 원자폭탄개발의 동기는 아인슈타인이 당시 미국의 루즈벨트대통령에게 보낸 편지가 원폭개발을 할 수 있도록 진언한 것이다. 에너지와 질량이 같은 단위로 측정되기 때문에 서로 변하고 합쳐지는 것이라는 발상을 어떻게 하게 되었는지 하는 문제는 일단 접어두고 우주가 생기는 순간 다시말해 빅뱅단계에서는 질량은 100% 에너지로 변하고 에너지도 100% 질량으로 변할 수 있다.
현재의 핵분열 반응에서는 우라늄이나 프로토늄질량의 경우 0.1%밖에 에너지로 변하지 않는다. 핵융합에서는 0.1%~0.4%정도가 되고있다.
또한 태양의 수소연쇄반응에서는 0.7%가 에너지로 변환되고있다. 화학반응은 핵의 세계에까지 들어가지않기 때문에 실제로 질량이 줄어드는지 어떤지는 별도로 하고 이 개념에서 말하면 100만분의 1%정도이다.
에너지는 물질의 화학반응이나 핵반응에 의해 해방되는데 그와동시에 그 물질은 다른 물질로 변한다. 화학반응의 경우는 화학결합의 모습이 바뀐 화합물이 생기고 핵반응에서는 다른 원소로 변한다.
지난 20세기 100년동안에 과학기술이 인류를 위해서 이룬 가장 위대한 업적 세가지를 지적한다면 단연코 원자력 트렌지스터 그리고 페니실린을 말할 수 있다.
원자력의 개발은 파괴적인면보다는 원자력발전이나 방사성동위원소의 평화적이용을 통한 인류복지에도 크게 기여해왔다. 원자력에너지를 해방시키어 인류문명발달에 공헌했다는 사실은 부인할 수가 없다. 오늘날 원자력은 세계적인 물리학자 아인슈타인의 상대성이론 등가질량법칙을 적용하여 개발된 것이다.
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