일상생활 속 놀라운 핵 기술 응용 13가지

제2차 세계대전 동안 핵 기술은 광범위하게 악용되었습니다. 과학자와 엔지니어들은 불가항력의 힘을 이용해 힘을 확장하려 했습니다. 대부분 기대만큼 성공하지 못했지만, 이는 국가를 향한 인간 상상력과 의지의 정도를 보여줍니다. 오늘은 평범한 것들의 독특한 핵 형태 목록을 소개합니다.

13. USS 노틸러스(USS Nautilus)

USS 노틸러스는 세계 최초의 원자력 잠수함입니다. 1951년 승인되어 1954년 진수되었습니다. 1958년 8월 3일 북극점 수중 횡단에 성공한 최초의 잠수함이 되었습니다. 원자력 추진 덕분에 디젤이나 전기 잠수함보다 훨씬 오랫동안 잠수할 수 있었습니다. 잠수함은 코네티컷주 그로턴에 보존되어 있으며, 매년 약 25만 명의 잠수함 애호가들이 방문합니다.

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12. 오일샌드 프로젝트(Project Oilsand) 핵 원유 채굴

원래 프로젝트 콜드론(Project Cauldron)으로 알려진 오일샌드 프로젝트는 캐나다 앨버타주 아사바스카 오일샌드 개발 제안이었습니다. 1958년 캐나다 정부는 앨버타 오일샌드에서 역청(아스팔트) 채굴을 모색했습니다. 유명 지질학자 맨리 네틀랜드(Manley Natland) 박사가 가능한 방법을 고안했습니다. 지하 핵폭발이 오일샌드에서 역청을 해방시켜 광물을 빠르고 효율적으로 추출할 수 있다는 이해를 개발했습니다.

지하 핵폭발로 생성된 열과 압력이 역청 퇴적물을 끓여 점도를 낮춰 표준 유정 기술을 쉽게 사용할 수 있게 했습니다.

네틀랜드 박사는 같은 제안을 미국 원자력 위원회와 논의했고, 그들은 동의했으며 10km(6마일) 지하 오지 앨버타에서 계획된 폭발을 도울 것이라고 밝혔습니다. 그러나 캐나다 정부는 환경 및 안보 문제로 모든 종류의 핵폭발을 중단하기로 결정했습니다.

11. 포드 뉴클레온(Ford Nucleon) 핵 자동차

포드 뉴클레온은 1958년 포드사가 개발한 컨셉카입니다. 설계에 내연기관이 포함되지 않았으며, 차량 후미에 소형 원자로를 탑재해 동력을 얻도록 했습니다. 우라늄 핵분열을 이용해 원자력 잠수함과 유사하게 작동합니다. 각 뉴클레온은 원자로 재충전 전까지 약 8,000km(5,000마일) 주행 가능했습니다. 원자로 연료 보충 대신 포드는 낡은 원자로를 새 것으로 교체하는 스테이션을 구상했습니다.

개념적으로 이 충전소는 기존 주유소를 대체할 예정이었습니다. 제안된 포드 뉴클레온 디자인은 1950년대 전형적인 자동차(테일핀, 깔끔한 라인)에서 영감받았습니다. 모형은 미시간주 디어본 헨리 포드 박물관에서 볼 수 있습니다. 명확한 평가 후, 핵 원자로가 미국 도시와 고속도로를 질주하는 것은 위험하다는 결론으로 프로젝트가 중단되었습니다.

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10. 목성 얼음 위성 오비터(Jupiter Icy Moons Orbiter)

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목성 얼음 위성 오비터(JIMO)는 전례 없고 혁신적인 기능을 다수 갖출 예정이었습니다. 제안된 NASA 우주선은 목성 위성, 특히 물 존재 추측이 있는 얼음 위성 유로파(Europa)를 목적지로 했습니다. 우주선은 고출력 전기 추진 또는 NEXIS 엔진을 통한 이온 추진 시스템으로 추진되고, 소형 핵분열 원자로로 전력을 공급받아 기존 동위원소 열전기 발전기 기반 전력 시스템보다 1,000배 더 많은 전기 출력을 제공할 예정이었습니다. JIMO가 더 많은 탐사를 가능하게 할 것으로 기대되었습니다.

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전기 추진을 사용하면 목성 위성 궤도 진입이 쉬워져 더 자세하고 장기간 관측 기회가 늘어납니다. 원자로는 우주선 끝단에 위치해 강력한 차폐막으로 민감한 장비를 태양 복사로부터 보호할 예정이었습니다. 원자로는 지구 궤도를 완전히 벗어난 후에만 점화되어 발사 중 방사성 핵종 양을 최소화할 계획이었습니다. 이후 NASA 경영진이 비용이 너무 많이 든다고 판단해 프로브를 포기했습니다.

9. M-29 데비 크로켓(Davy Crockett) 핵 바주카

역대 가장 작은 핵무기 시스템 중 하나인 M-29 데비 크로켓은 냉전 기간 미국 단독 배치된 M-388 핵 발사체를 발사하는 전술 핵 무반동총입니다. 미국 병사, 의원, 민속 영웅 데비 크로켓의 이름을 땄습니다. 원래 M-29는 병사 그룹이 전장으로 운반해 3인조가 운용했습니다.

나중엔 지프 등 군용 차량에 탑재 가능한 개량형이 도입됐습니다. 이 핵 바주카가 성공했다면 어땠을지 상상해보세요. 하지만 불행히도(또는 다행히도) 데비 크로켓은 그다지 효과적인 무기가 아니었습니다. 작은 폭발 반경과 끔찍한 정확성으로 곧 무용지물이 됐습니다. 네바다 초기 테스트에서 포탄이 의도한 표적에서 수백 피트 떨어진 곳에 떨어져 핵무기로서 부끄러운 순간이었습니다.

8. 컨베어 NB-36 핵 비행기

1950~60년대는 미국 역사책에서 중요한 장입니다. 당시 핵전쟁이 재래식 전쟁에 대한 지배력을 강화하기 시작했습니다. 컨베어 B-36 피스메이커 전략 폭격기는 USAF가 핵무기를 운반할 수 있는 첫 폭격기였습니다. 비행기는 핵 원자로를 탑재하고도 비행할 만큼 컸지만, 당시 증가하는 전쟁 요구로 인해 큰 변화를 겪었습니다.

개조된 B-36으로 NB-36H로도 알려졌으며, 콕핏 영역에 큰 변화가 있었지만 외관은 거의 동일했습니다. NB-36H는 1955~1957년 사이 40회 이상 시험 비행을 완료해 215시간 비행했습니다. USAAF는 비행기가 원자로로 구동되지 않았음에도 NB-36에 매우 신중했습니다. 모든 종류의 방사능 표식이 있었고, 미국 대통령에게 진행 상황을 알리는 특수 핫라인이 연결돼 있었습니다. 성공적인 시험 비행과 큰 전망에도 불구하고 막대한 비용과 안전 우려로 ANP 프로그램이 취소되고 NB-36 생산이 중단됐습니다.

7. 프로젝트 플루토(Project Pluto) 핵 제트 엔진

1957년 1월, 미 공군과 미 원자력 위원회는 원자로 열을 램제트 엔진에 적용하는 실행 가능성에 대한 공동 연구를 시작했습니다. 이 연구는 "프로젝트 플루토"로 알려졌습니다. 원자로로 공기를 가열한다는 개념은 새로웠습니다. 원자로는 비행할 수 있을 만큼 작고 콤팩트해야 하지만, 7,000마일 여행을 견딜 만큼 내구성도 있어야 했습니다. 원리에 따르면 핵 엔진은 몇 달간 작동 가능해 미사일을 장기간 공중에 띄울 수 있습니다. SLAM(초음속 저고도 미사일)이란 특수 미사일이 램제트용으로 지정됐습니다. 램제트 속도에 도달하려면 지상에서 재래식 로켓 부스터로 발사됩니다.

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순항 고도에 도달해 지구 표면에서 충분히 멀어지면 원자로를 점화할 수 있습니다. SLAM은 다수 표적에 투하할 수 있는 여러 핵무기 탑재를 제안받아 순항 미사일을 무적의 무인 폭격기로 만들었습니다. 이후 대륙간 탄도 미사일 기술이 개발 용이하고 비용 친화적임이 입증돼 핵 순항 미사일 필요성이 줄어들었습니다. 그 결과 1964년 7월 1일 "프로젝트 플루토"가 취소됐습니다.

6. SADM과 MADM 핵 배낭과 지뢰

오늘의 픽입니다. 특수 원자력 파괴 탄약(SADM)은 1960년대 개발된 휴대용 핵무기, 즉 핵 지뢰입니다. 목적은 유럽에서 소련 침공을 막는 것이었습니다.

기타 재래식 무기의 소형 핵 대안으로, 미 육군 공병대는 소련의 주요 통신로를 파괴, 방사능 오염, 차단하는 데 적합하다고 봤습니다. SADM 실행엔 특수 훈련이 필요했습니다. SADM 장치를 사용하는 특수부대 요원은 적 후방 공중 투입돼 소형 핵으로 주요 인프라를 파괴할 것으로 기대됐습니다. 스쿠버 다이빙에서도 사용 가능했습니다.

관련 무기로 MADM이 있었는데, SADM 핵의 상대적으로 더 작은 버전이었습니다. SADM과 MADM은 전장에 투입되지 않았습니다.

5. 투폴레프 Tu-95LAL

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투폴레프 Tu-95LAL은 미국 컨베어 NB-36과 유사한 소련 실험 항공기였습니다. 냉전 동안 USSR은 자문국처럼 핵 항공기 실험을 수행했습니다. 프로그램의 주된 아이디어는 연료 보급 없이 핵 추진 항공기가 재래식 항공기보다 훨씬 긴 항속거리를 가져 장거리 작전에 사용될 수 있다는 것이었습니다.

1955년 8월 12일 소련 장관회의 직접 명령에 따라 안드레이 투폴레프와 블라디미르 먀시시체프, 두 주요 소련 항공우주 설계국이 N.D. 쿠즈네초프와 A.M. 륄카를 엔진 개발 담당으로 지정해 프로그램을 시작했습니다. 직결 사이클 시스템에 초점을 맞춰 램제트, 제트 엔진, 터보프롭까지 테스트했습니다. 하지만 미국 NB-36과 같은 운명, 탄도 미사일 기술 등장으로 실험 항공기 프로그램이 종료됐습니다.

4. 레닌호(The Lenin, 핵 쇄빙선)

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쇄빙선은 계절적 또는 영구적 빙해 조건에서 주요 무역 항로를 개방하기 위해 주로 필요합니다. 이 때문에 발트해 주요 지역, 오대호, 세인트로렌스 수로, 북극 항로 등은 원활한 수송을 위해 특수 쇄빙선이 필요합니다.

당시 증기 및 디젤 쇄빙선이 일반적이었으나, 연료 용량과 수명 같은 여러 한계로 심각한 문제가 있었습니다. 1957년 등장한 레닌호(1959년 진수)는 세계 최초의 원자력 선박이자 최초의 원자력 민간 선박이었습니다. 초기 몇 년간 레닌호 성능은 선배들을 압도했습니다. 1960~1965년 85,000마일 이상 항해했으며, 그중 약 65,000마일은 얼음 속에서였습니다. 1989년 공식 퇴역했으며, 현재 무르만스크에 영구 정박해 있습니다.

3. 크라이슬러 TV-8 핵 탱크

나토 국가들은 소련군이 전술 핵무기 사용으로 냉전 캠페인을 위태롭게 할까 크게 우려했습니다. 이 상황에 대비해 미국은 장기적 해결책이 시급했습니다. 크라이슬러가 실험적 컨셉 탱크 TV-8을 내놓았습니다.

탱크는 어떤 종류의 핵 공격도 견디도록 독점 설계됐습니다. 이 때문에 TV-8은 비전통적 설계를 가집니다. 승무원, 엔진, 탄약 보관함이 경량 섀시 위에 장착된 포드형 포탑 내에 제안됐으며, 공수 수송을 위해 분리 가능했습니다. 포탑은 외부 세계와 완전히 밀봉됐으며, 승무원은 폐쇄회로 텔레비전으로 주변을 관측하도록 제안됐습니다.

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초기엔 V-8 엔진으로 구동됐지만, 곧 크라이슬러는 핵분열 엔진을 고려했습니다. 부정적 평가 후 설계가 폐기됐으며, TV-8 설계가 필요한 유연성을 제공하지 않고 재래식 탱크 설계 대비 유의미한 이점이 없다는 결론이 내려졌습니다.

2. LENR 가정용 핵 원자로

핵 기술이 파괴적 힘으로만 쓰인다고 생각한다면 다시 생각해보세요. 시카고 기업가 루이스 라르센(Lewis Larsen)은 핵 원자로의 미래가 일상 가정에 있다고 믿습니다. 1990년대 그는 소형 핵 원자로에 핵 에너지 사용 가능성을 조사하기 시작했습니다. 저에너지 핵반응(LENR) 원자로가 거의 배출 없이 가정에 전력을 공급하며, 일반 전자레인지 크기만 할 수 있습니다. 많은 비평가들은 라르센의 LERN이 유타 대학교의 냉핵융합 원자로와 의심스럽게 유사하다고 주장하는데, 이는 결국 완전한 사기로 끝났습니다.

그러나 2013년 NASA는 주택과 우주선용 LENR 발전소 연구를 시작했습니다. 연구 중 NASA 연구팀 책임자인 물리학자 조셉 자워드니(Joseph Zawodny)는 라르센의 LENR 연구가 냉핵융합과 근본적으로 다르다는 증거를 발견했습니다. 연구는 여전히 진행 중입니다.

1. 큐리오시티 로버(Curiosity Rover)

이미지 크레딧: NASA

큐리오시티는 NASA 화성 과학 실험실 임무의 일환으로 게일 크레이터를 탐사하는 특수 자동차형 로봇 로버입니다. 방사성 동위원소 열전 발전기(RTG)로 구동되며, 방사성 동위원소 붕괴로 전기를 생산합니다. 2016년 6월 10일 기준, 2012년 8월 6일 첫 착륙 이후 1,404일째 화성에 머물고 있습니다.

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큐리오시티 로버는 화성 기후와 지질 조사, 물의 역할 조사, 미래 인간 탐사 준비를 위한 행성 거주 가능성 연구를 목적으로 합니다. 2012년 프로젝트 팀은 미국 항공협회로부터 로버트 J. 콜리어 트로피(Robert J. Collier Trophy)를 수상했습니다.