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2021년 9월 15일 (수) 16:53 판
원자력(Atomic energy, 原子力)은 방사성원소의 방사선 붕괴를 포함하는 원자핵 붕괴 또는 원자핵의 질량 변화에 의해 방출되는 에너지를 말한다. 일반적으로 핵분열과 핵융합 과정을 통해 에너지를 생산하는 방식이 알려져 있다.[1][2][3][4]
개요
원자력은 에너지 중 하나로 원자핵의 반응을 이용하여 만드는 에너지로 "제3의 불"이라는 별명으로도 불린다. 법률에서는 "원자핵 변화의 과정에 있어서 원자핵으로부터 방출되는 모든 종류의 에너지"라고 정의하고 있다. 일반적으로 핵분열 에너지를 말하며 핵융합은 차세대 발전 방식으로 따로 분류한다. 원래 원자력을 만드는 방법은 핵분열과 핵융합이지만 현재 일반적으로 통용되는 원자력발전은 핵분열을 이용한 것이다. 원자력이 처음 규명된 이후 군사(핵무기), 의학(방사선 치료기), 발전(전기 생산), 가속기(과학적 연구), 산업(비파괴 검사) 등 다양한 분야에서 이용되고 있으며 그중에서도 전 세계적으로 에너지 수요가 급증함에 따라 가장 널리 이용되고 있는 분야가 발전이다. 원자력의 가장 큰 장점은 적은 연료 소모로 막대한 양의 에너지를 얻을 수 있다는 것이다. 원자력은 현재까지 인류가 보유한 에너지원 중에서 출력이 안드로메다급으로 높은 에너지원이다. 원자력은 환경오염이 적은 편이고 전기 생산 비용 절감에 큰 도움이 된다.
핵에너지 생성의 3가지 유형인 핵분열, 핵융합, 방사성 붕괴 중에서 현재 원자력발전에 이용되는 것은 핵분열 방식이다. 핵융합 방식은 아직 연구 단계에 있으며, 방사성 붕괴에 의한 핵에너지는 그 양이 상대적으로 미량이어서 직접 발전에 이용하기 힘들다. 따라서 우라늄 같은 방사성 물질을 원자로에서 인공적으로 분열시켜 나오는 원자력 에너지로 발전을 한다. 사실 핵분열을 이용한 원자력 에너지가 처음 이용된 것은 무기 분야가 먼저이다. 제2차 세계대전 중에 미국에서 실시한 맨해튼 프로젝트의 결과 최초의 핵무기 폭발 실험이 이루어진 뒤 1945년 8월 6일과 9일에 일본의 히로시마와 나가사키에 각각 원자폭탄이 투하되어 수십만 명을 사망에 이르게 하였다. 이후 미국과 구소련을 중심으로 많은 나라들이 경쟁적으로 핵무기 개발에 몰두하나 원자폭탄 투하의 참상을 목격한 과학자와 정치인들은 원자력의 평화적 이용을 강조하면서 원자로를 개발하기 시작해 원자력을 에너지 발전에 이용하게 되었다.
전 세계의 화력, 원자력, 수력, 풍력, 태양열 등 전기를 생산하는 방식 중 현재 가장 큰 비중을 차지하는 것은 화력과 원자력 발전 방식이다. 화력발전은 석탄, 석유 가스와 같은 화석연료의 연소에 의한 에너지를 열에너지로 변환하여 증기를 생산한 후 이 증기를 이용하여 터빈, 발전기를 돌려 전기를 생산하는 방식이고 핵발전은 핵분열 반응에서 나온 에너지를 이용하여 물을 끓여 증기를 생산하고 이 수증기의 힘으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식이다. 두 방식 모두 물을 끓여 증기의 힘으로 터빈과 발전기를 돌려 전기를 생산하지만 에너지 발생 효율에서는 엄청난 차이가 난다.
핵발전에서 주로 사용하는 핵분열 물질인 우라늄-235 1kg을 모두 핵분열시키면 에너지가 석유 200만 리터 또는 석탄 3000톤의 에너지와 같다. 일반적으로 핵분열 조각은 불안정하기 때문에 방사선을 방출하면서 차례로 붕괴되어 일정한 붕괴계열을 거쳐 마침내는 안정핵종으로 된다. 이들 핵조각 및 붕괴과정에서 생긴 핵종을 핵분열 생성물이라 한다. 핵분열로 생긴 중성자를 이용하여 어느 세대의 처음에 있었던 중성자 수에 대하여 그 세대의 마지막에 있는 중성자 수의 비 즉 증배계수가 1이 되는 임계상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 연쇄반응을 조절, 운전하는 장치가 원자로이다. 다시 말해서 원자로는 우라늄(U), 플루토늄(Pu), 토륨(Th) 등이 핵분열성 물질을 연료로 사용하여 그 핵분열의 연쇄반응을 제어하면서 에너지를 끄집어 내거나 강한 중성 자원을 만드는 장치이다.
역사
이용
원자력 찬성론
원자력 반대론
각주
참고자료
- 〈원자력〉, 《위키백과》
- 〈원자력〉, 《나무위키》
- 〈원자력〉, 《네이버 지식백과》
- "Atomic energy", Wikipedia
같이 보기
