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원자력기관
원자력기관은 핵분열에서 발생하는 열로 수증기를 만들어 터빈을 돌리는 자동차 기관이다. 안전하게 작동할 때는 친환경적이지만, 원자로가 고장나면 치명적인 방사능 유출로 이어질 수 있다.
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역사[편집]
원자로는 1942년 이탈리아의 물리학자인 엔리코 페르미(Enrico Fermi)를 통해 세상에 공개되었다. 이후 많은 사람들은 원자력을 새로운 미래를 여는 꿈과 같은 에너지로 생각했다. 기존 석탄이나 석유와는 비교할 수 없을 정도로 강력한 힘을 냈고 적은 연료로도 오랫동안 안정적인 에너지를 얻을 수 있었기 때문이었다. 이 때문에 원자력이라는 새로운 에너지가 등장한 후로 과학자나 공학자들은 원자력을 이용한 핵 추진 엔진 개발에 몰두하기 시작했다. 이런 노력은 주로 군사 무기에서부터 현실화되기 시작했는데, 당시 냉전으로 서로 대립하던 미국과 소련이 상대보다 좀 더 강력한 무기를 가지고자 했기 때문이었다. 미국의 경우에는 1952년 아스트론(ASTRON)으로 명명된 핵 추진 전차의 개발부터 시작해 본격적인 연구를 시작했고, 1955년 세계 최초의 핵 추진 잠수함인 '노틸러스호'의 성공적인 개발에 이어 1961년에는 핵 추진 항공모함인 엔터프라이즈호가 첫 항해에 성공해 원자력기관에 대한 가능성 및 실용성을 검증했다. 이런 성공에 고무된 미국은 항공기에도 영원히 비행할 수 있는 항공기용 원자력기관 개발도 추진하였으나, 몇 번에 걸친 시도에도 실패하고 말았다. 사실 잠수함이나 수상선박을 제외하고는 핵 추진 엔진 개발은 실패한 셈이다. 핵 추진 엔진이 너무 무거워 탱크나 비행기에 탑재하는 것이 매우 비효율적이었으며, 바닷물을 이용할 수 있는 잠수함이나 선박을 제외하고는 원자로의 냉각도 매우 어려웠기 때문이다.
자동차의 경우, 대부분 상상으로 그친 경우가 많았다. 원자력기관을 이용한 자동차의 개념은 1941년 캘리포니아 공과대학의 랭거(R.M.Langer) 박사를 통해 처음 등장했다. 랭거 박사는 당시 연구가 한참 진행 중이던 원자력을 이용해 자동차를 움직일 수 있다는 콘셉트를 발표해 많은 관심을 받았다. 하지만 원자력기관의 소형화 및 방사능 차폐 문제 때문에 실제 개발에 착수되지는 않았다. 이후 노틸러스 핵 추진 잠수함 개발 성공에 고무되어 다양한 원자력 자동차들의 콘셉트 모델이 발표되었다. 1957년에는 스투 팩커드에서 아스트랄이라는 원자력 콘셉트카가 선보였으며, 1958년에는 소형 원자로를 장착해 주유 없이도 한 번에 8,000km를 달릴 수 있는 핵 추진 자동차인 뉴클레온(Nucleon)이라는 콘셉트카가 등장하기도 했다. 하지만 랭거박사 때와 마찬가지로 핵 추진 엔진의 소형화 기술 부족 및 안전성 때문에 추가적인 발전은 이루어지지 않았다. 그 이후로 핵 관련 기술은 눈부시게 발전했지만, 원자력을 이용한 엔진 개발은 이루어지고 있지 않다. 2009년 캐딜락 탄생 100주년을 기념해 제작된 핵 추진 '토륨 자동차'가 콘셉트카 형태로 대중에 선보여 많은 관심을 받기는 했지만 아직까지 상용화되지는 못했다. 여전히 원자력기관이 가지고 있던 문제들이 해결되지 않고 있기 때문이다. 하지만 이런 기술들이 해결된다면 핵 추진 자동차는 현재의 자동차뿐만 아니라 미래자동차로 예상하는 전기차나 수소자동차와는 비교할 수 없을 만큼의 고효율을 가진 자동차로 주목받게 될 것이다.[1]
특징[편집]
장점[편집]
원자력 에너지는 통상적인 발전 방식에 비해 한참 적은 연료로 막대한 에너지를 얻을 수 있다. 가령 1kg의 우라늄을 핵분열시켰을 때 얻을 수 있는 에너지는 200만 리터의 석유, 혹은 약 3천 톤의 석탄에서 얻을 수 있는 에너지와 동등하다고 하니 당시로서는 '꿈의 에너지'로 불릴 만했다. 하지만 반세기 넘는 세월 동안 일어난 사건사고와 이를 통해 드러나게 된 원자력 에너지의 심각한 문제점들로 인해, 원자력 에너지에 대해 반대하는 여론이 크게 대두되고 있다. 원자로의 소형화와 방사능 차폐 문제가 해결되었다는 것을 전제로 한다면, 원자력은 자동차에게 있어서 정말 꿈의 에너지일지도 모른다. 일단 핵연료의 수명이 매우 길기 때문에 출고되고 나서 최소 수년 간은 연료 문제로 고민할 일이 사라지게 되며, 원자로에서 생성되는 막대한 에너지를 이용해 전동화 또한 훨씬 용이해질 것이다. 즉, 주유소를 갈 일이 없어지게 되는 것이다. 게다가 증기자동차와 마찬가지로 수증기 이외에는 아무것도 내뿜지 않으므로, 화석연료를 사용하는 내연기관 차량과는 달리, 탄소 배출량도 없다.[2]
단점[편집]
원자로를 탑재한 자동차가 시장에 등장하지 못하고, 원자로가 자동차에 사용될 수 없는 근본적인 이유는 바로 안전성 때문이다. 일단 원자로라는 에너지원 자체가 전문가들의 세심한 제어를 요구하고, 만에 하나 사고라도 발생하게 되면 그 피해가 어마어마하다. 원자로를 탑재한 자동차가 충돌사고를 일으킨 경우, 통상 교통사고에서 일어나는 인명사고와 재산피해 외에도 그 지역 일대가 방사능에 오염되는 사태가 발생할 수 있다. 또한 개인이 원자로를 소유하게 되는 경우, 테러 등에 악용될 위험이 높기 때문에 상당수의 국가에서는 개인의 원자로 소유를 일절 금지하고 있으니 애초에 상용화 자체가 성립되지 않는다. 이 때문에 최근에는 선박용의 원자력 추진체계를 소형화하는 형태는 사장되었고, 이의 대안으로 우주선에 사용되고 있는 원자력전지(RTG: Radioisotope Thermoelectric Generator)를 이용하는 전기차에 대한 연구가 이루어지고 있다. 원자력전지는 핵붕괴 과정에서 생성되는 열, 혹은 광입자를 활용하는 형태로, 배터리임에도 스스로 발전이 가능한 개념의 전지다.[2] 높은 가격도 문제이다. 현재 미국 로스알라모스 연구소에서 개발 중인 미니 원자로의 가격은 2,500만 달러 이상이 될 것으로 예측하고 있다. 자동차용으로 이를 더 작게 줄인다면, 가격이 얼마나 더 비쌀지 상상하기조차 어렵다. 30년간 다른 연료 보급 없이 달릴 수 있다고 해도 엄청나게 비싼 가격이다.[3]
관련 회사[편집]
포드[편집]
포드(Ford)는 1903년에 설립된 미국의 자동차 회사이다. 포드는 1957년에 최초로 원자력기관으로 구동하는 콘셉트카를 개발했다. 이 차의 이름은 뉴클레온으로, 원자력으로 구동하는 미래의 자동차를 콘셉트로 디자인되었다. 소형 원자로를 자동차에 얹고, 우라늄의 핵분열로 생성되는 열과 증기를 이용해 터빈을 굴리는 개념을 갖고 있었다. 포드의 설명에 따르면, 원자로가 가동되면 핵연료 추가 주입 없이 최대 8,000km를 주행할 수 있다. 이 차는 1:1 모형으로만 만들어졌고, 실제 시제차는 만들어지지 못했다. 동력원으로 구상되었던 것은 원자력 잠수함에 쓰이는 원자력 추진체계를 그대로 소형화한 개념의 것이었다. 원자로에서 발생한 열로 증기를 생성하고 이를 터빈에 분사하여 동력을 얻는 것이다. 하지만 배수량만 3천 톤 이상의 원자력 잠수함에나 탑재되는 체계를 자동차의 크기에 맞게 소형화하는 것부터가 난관이었다. 결국 기술적인 난점으로 인해 이 차의 개발은 끝내 이루어지지 못했고, 전시용으로 사용된 모형은 헨리 포드 박물관에 전시 중이다. 포드는 포기하지 않고 1960년대에 시애틀 국제박람회에서 시애틀-라이트 XXI(Seattle-ite XXI)이라는 이름의 콘셉트카를 선보였다. 이 차는 전륜 2축, 후륜 1축의 구성을 가진 차량으로, 차량용으로 개발된 원자로를 탑재한다는 가정하에 디자인되었다.[2]
캐딜락[편집]
캐딜락(Cadillac)은 1902년 설립된 미국의 자동차 회사이다. 2009년 캐딜락 탄생 100주년을 기념해 원자력기관을 이용한 컨셉트카 월드 토륨 퓨얼(Cadillac World Thorium Fuel)을 시카고 오토쇼에서 공개했다. 이 차는 1950~1960년대에 구상했던 초소형 원자로를 사용하는 콘셉트의 차다. 차량 후미 트렁크 자리에 소형 원자로를 탑재해서 100년 동안 충전 없이 달린다는 개념이다.[4] 이 차의 원자로는 토륨(Th)이라는 원소를 이용해서 레이저 광선을 생산해 이 에너지로 물을 끓이고 증기터빈으로 전력을 생산한다. 토륨 1g은 휘발유 2만 8천 리터가 낼 수 있는 에너지와 맞먹는다. 특징은 타이어 하나의 단위가 6개 개별 바퀴의 결합으로 이뤄져 총 24개 바퀴를 제공하고 각 바퀴 자체에 인덕션 모터를 장착했다는 것이다.[5] 하지만 안전 문제를 이유로 실제 차량은 만들어지지 않았다. 그리고 현대사회에서 원자력 에너지에 대한 반감이 커진 상황에서 원자력발전소들마저도 하나둘씩 문을 닫는 실정에서, 앞으로도 제작되지 못할 가능성이 크다.[2][6]
각주[편집]
- ↑ 〈원자력으로 자동차를 움직인다?〉, 《동아사이언스》, 2015-04-22
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 모토야, 〈자동차에 '원자로'를 탑재할 수 있을까?〉, 《모토야》, 2020-06-18
- ↑ 카컴매거진, 〈원자력 에너지로 달리는 자동차들〉, 《라이드매거진》, 2013-02-12
- ↑ 안영건 기자, 〈[Special Feature] 미래 '신기술이 대안이다'〉, 《산업일보》, 2011-07-01
- ↑ 김현욱 기자, 〈원자력 에너지로 달리는 미래 자동차〉, 《다음 전자신문》, 2010-11-29
- ↑ 〈연료 8그램으로 100년을 탈 수 있는 자동차〉, 《펀샵》, 2013-11-07
참고자료[편집]
- 김현욱 기자, 〈원자력 에너지로 달리는 미래 자동차〉, 《다음 전자신문》, 2010-11-29
- 안영건 기자, 〈[Special Feature] 미래 '신기술이 대안이다'〉, 《산업일보》, 2011-07-01
- 카컴매거진, 〈원자력 에너지로 달리는 자동차들〉, 《라이드매거진》, 2013-02-12
- 〈연료 8그램으로 100년을 탈 수 있는 자동차〉, 《펀샵》, 2013-11-07
- 〈원자력으로 자동차를 움직인다?〉, 《동아사이언스》, 2015-04-22
- 모토야, 〈자동차에 '원자로'를 탑재할 수 있을까?〉, 《모토야》, 2020-06-18
같이 보기[편집]
