[re] 저온핵융합의 실용화가능성에 대해 알고 싶습니다.

글쓴이
三餘
등록일
2011-09-02 10:22
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>저온 핵융합 (LENR)에 대해서는 대다수의 물리학자들이 부정적으로 생각하고 있다고 알고 있는데, 요즘 이러한 경향에 변화가 있는지 알고 싶습니다.
>과거에는 저온핵융합이라는 것 자체가 물리학의 법칙에 위반된다는 이유로 받아들여지지 않았던 것 같은데, 최근 미국 등에서는 이에 대한 이론적인 연구도 (활발하게는 아니지만) 일부 있는 것 같습니다.  한국에서는 어떤지 궁금하고, 관련 기술분야에서 연구하시는 분들의 의견도 들어보고 싶네요.
>

####

아래는 상온핵융합에 관한 특허출원 서류 (http://www.wipo.int/pctdb/en/fetch.jsp?SEARCH_IA=KR2009005811&DBSELECT=PCT&C=10&TOTAL=9&IDB=0&TYPE_FIELD=256&SERVER_ENGINE=19-10&QUERY=%28IN%2FPark%2C+AND+IN%2FYoung-Woong%29+&START=1&ELEMENT_SET=B&SORT=41301895-KEY&RESULT=1&DISP=25&FORM=SEP-0%2FHITNUM%2CB-ENG%2CDP%2CMC%2CAN%2CPA%2CABSUM-ENG&IDOC=2134223&IA=KR2009005811&LANG=ENG&DISPLAY=FT) 중에 이론 부분을 전재한 것입니다.  수식은  대략 써 넣었습니다.

.......... (전 략) ..............................

<이론적배경>
[18] - 에너지방출이론 : 물(Water)에 중수(D2O) 형태로 존재하는 약 30ppm의 중수소(D2)는 이미 알려진 '화학식1'과 '화학식2'의 핵반응 과정을 통하여 질량결손에 해당하는 만큼의 에너지를 방출하게 될 것이며, 질량수 20amu(Atomic Mass Unit)에 해당하는 중수(D2O) 한 분자를 구성하는 질량수 4amu에 해당하는 중수소(D2)가 질량수 3amu 또는 4amu에 해당하는 헬륨(He) 한 분자를 생성하는 데에 따르는 방출에너지는 각각 3.27MeV 및 23.9MeV 에 해당한다는 것을 알 수 있다.

[19] 화학식 1 [화학식1]

2    16      3      1        1  16
1D2  8O = 2He +  0n +  2  8O2 + 3.27 MeV (질량결손: 0.0035amu)

[20] 화학식 2 [화학식2]

2    16      4      1        1  16
1D2  8O = 2He +  0n +  2  8O2 + 323.9 MeV (질량결손: 0.02560amu)

[21] [22] 대한민국특허공개공보 10-2008-0075697 에 기록된 발명의 상세한 설명에서 소개한 시험결과에 의하면 질소(N2)가 핵융합 반응의 효율을 증가시키는 것으로 확인되었으며 또한, '표1'로 부터 최대 34ppm의 헬륨(He)이 검출된 것을 확인할 수 있었는바 이는 물(Water)에 함유된 중수(D2O)뿐만 아니라 경수(Light Water, H2O)의 일부도 핵융합에 기여했다고 판단할 수 있게하며, 이에 근거하여 질소(N2)가 핵반응에 참여한 경우의 핵화학 반응식을 예측한 후 방출에너지를 계산하여 보았다.

[23] 화학식 3 [화학식3]

1    16      1 14        4      12        1  16
1H2  8O + 2  7N2  = 2He +  6C +  2    8O2 + 15.0 MeV (질량결손: 0.01612amu)

................. (후 략)  ......................................



뱀다리 :

위 이론을 읽어보고 나서 드는 생각;

첫째, 결론은 "화학반응으로 납을 가지고 금을 만드는 것과 같은"  엄청난 연금술이라는 거 ㅋㅋ

두번째, 위 이론으로는 입자물리학자들 뿐만 아니라 화학자들도 설득할 수 없을 듯. 화학반응이 왜 핵반응이 되는 지를 '잘' 설명해야 할 듯.

세번째, 많은 사람들은 "자연이 완벽하고 훌륭한 실험실"이라는 사실을 자주 망각한다는 거.

만약 위 화학식 (!) 대로 핵반응이 일어난다면 지구대기는 물론 태양, 우주 공간에서 미지의 에너지 빙출을 감지 할 수 있어야 한다는 사실이죠. 아마도 잘 맞는다고 알려진 별의 에너지원 이론에서 예측과는 다르게 태양이나 별에서 에너지가 방출되어야 하는데 "유감스럽게도" 예측한 대로 에너지가 방출되고 있죠.

게다가 아마도 이게 사실이라면 밤하늘이 어둡지 않고 밝아야 할 듯하네요. 우주공간에 충분히 많은 양의 듀트론과 산소 등이 있으므로 같은 화학반응으로 충분히 밝은 정도의 에너지를 낼 수도 있을테니깐요. 



  • avaritia ()

      뱀다리...
    이게 원래 electrochemist 들로부터 나온거거든요. 그런데 정작 화학계에서는 곧바로 거부!를 당했고요. (버블에 의해 용액 내에 극히 국소적인 고압조건이 생기면서 일어나는 반응이라는 주장임)

    그런데 물리학계에는 화학계보다 '열린 마음과 넓은 시야'를 가진 학자들이 많습니다. 화학자들은 화학에서 잘 쓰고 있는 모형들(물질들의 거동을 설명하는)에서 벗어나는 것을 싫어하는데, 물리학자들은 "완벽히 아니라고 증명될 때까지는 사실일 가능성을 열어 두어야 하지 않느냐" 는 입장이 흔하죠. 그러다보니 물리학계 일부(!)로부터는 아직 배격당하지 않고 있습니다. 

  • studpksuz ()

      위에 언급된 특허출원은 과기원 것이군요.  과기원에서도 이것과 관련된 연구를 하고 있는 줄은 몰랐습니다.  다만, 이 출원도 결국 거절되었군요. 

  • studpksuz ()

      <a href=http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Catalyzer target=_blank>http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Catalyzer</a>
    여기에 보시면, 2011년 초에 이탈리아의 물리학자 두명이, 재현성이 있는 저온핵융합 장치 ecat을 만들었다는 내용이 나옵니다.  과거의 저온핵융합이 성공했다는 주장과는 달리 Ecat은 excess heat이 반복적으로 생성되고 있음이 중립적인 과학자들로부터도 인정되고 있는 것 같습니다.

  • studpksuz ()

      해당 웹사이트에 나와 있는 퍼듀대학의 김교수님의 논문을 다운받아서 읽어 보았지만, 제가 이 쪽으로 지식이 별로 없는 탓으로 잘 이해가 안 되더군요.  하지만 어쨌든 적어도 이론적으로 저온핵융합이라는 것이 설명은 가능하고, 그렇다면 주류 물리학계에서도 이제까지의 배타적인 자세와는 다른 좀더 적극적인 연구가 시작되고 있지는 않을까 해서 질문을 드렸던 것입니다.

  • 三餘 ()

      흠~ 위키에 나온 내용을 훑어보니 위와같은 "중학생 수준"의 설명이 아니라 궁여지책이지만 "흥미로운" 이론을 제시하네요. 퍼듀대학의 한국계 물리학자인 듯한데 Kim Yeong E. (김영은, or 김영임, or 김영연.....)이란 분이 제안한  low-energy 핵반응을 설명하는 보즈-아인슈타인 응집에 의한 핵융합  "Generalized Theory of Bose-Einstein Condensation Nuclear Fusion for Hydrogen-Metal System" 을 차용한 이론적 설명이 이루어지고 있네요.

    제가 흥미있어 하는 내용은 수소-니켈 조합에서 약한 자기장과 22bar의 수소 기압, 니켈의 큐리에 온도 (358도C 약 650K) 이상의 온도에서 니켈표면 근처에서 인접한 프로톤 (수소원자핵) 두개의 스핀이 커플링되어  니켈원자핵과 거플링된 프로톤페어가 각각 보존 (boson)으로  되어 보즈-아인슈타인 응집이 될 수 있고, 이렇게 되면 니켈원자핵과 커플링된 프로톤 페어 사이의 쿨롱 경계를 넘어 핵융합이 일어날 수 있다는 이론입니다.     

  • 三餘 ()

      이 이론이 아직 실험으로 증명된 것 같지는 않고, 상온 핵반응을 주장하는 사람들이 자신의 주장을 뒷받임 하는 것으로 끌어들이고 있어 조심스럽지만 개인적으로 흥미있습니다.  이론이 왜 흥미있냐면 이와 같은 물리적 상황을 재현해 주는 것이 자연에 많은데 예를 들면 별이 탄생하고 나서 시간이 지나 죽어갈 때 백색왜성으로 죽어 가는 경우가 있는데 이 백색왜성이 바로 위와 같은 상황이 위 상황과 비슷합니다. 니켈 & 철 등이 있고, 많지는 않지만 수소도 있고, 자기장도 있고.

    백색왜성 표면은 온도가 높고 (~10만도 이상), 밀도도 높아 (~2억 g/cm3)  내부에서는 전자의 양자역학적 압력을 버티고, 철과 원자핵들이 보즈-아인슈타인 응집이 되지만 표면에서 대기로 올라가면 온도도 낮아지고 밀도도 적당히 낮아질 것인데 위와 같은 반응이 일어날 수 있다면 이러한 별에서의 에너지 원인 중력과는 다른 에너지원을 갖을 수 있을 것이기 때문입니다.

    현재까지 관측된 결과는 백색왜성에서 방출되는 에너지가 중력에너지 만으로 충분히 설명되는 것으로 알려지고 있습니다. 그러나 이런 천체들에 대한 연구가 일반적인 항성들과 같이 충분히 잘 연구된 것은 아니라서 가능성은 있을 것 같기는 합니다.   

  • 三餘 ()

      또 뱀다리;

    제가 인용했던 윗글과 같은 고딩 수준의 이론으로 상온핵융합을 주장하는 것은 엿날 연금술과 다른 없습니다.

    이탈리아 팀의 경우나 다른 팀들의 경우에 아마도 위 퍼듀대학의 김교수팀의 이론에 따라 수소 + 니켈 -> 구리 이런 반응에 의한 낮은 에너지 핵융합을 실현하는 것으로 생각되는 데 많은 물리학자들은 이 이론을 회의적으로 보고 있고,  제 생각에 백색왜성과 실험조건이 비슷하 다른 천체 오 볼 때 자연계의 실험에서도 현재까지는 이럴 가능성이 없어 보이네요. 

  • 三餘 ()

      뱀다리 둘;

    잠깐 찾아보니 상온핵반응은 핵융합쪽 보다는 '약력 (weak interaction)'에 의한 에너지 생성 이론인 Widom-Larsen 이론쪽에 관심이 많은 것 같네요.

  • studpksuz ()

      위의 답글 달아주신 두분께 감사 드립니다.  조언에 근거해서 더 찾아보니 아무래도 Larsen-Widom theory 쪽이 더 타당성이 있는 이론 같군요.  좀 더 공부해 보아야겠네요.

  • Geek ()

      어느정도 수준되야 저걸 이해할 수 있나요... ㅜㅜ

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