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KISTI 과학향기 제1789호

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궁극의 구조물, 다이슨 구체란 무엇인가?

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HIV 제어에 중요한 바이러스 펩티드

인류의 역사는 우리가 사용하는 에너지로 말할 수 있습니다.
처음에는 우리의 근육을 사용해야 했고 이후, 불을 다루는 방법을 배웠습니다.
우리는 석탄과 석유를 사용하여 세계를 산업화 시켰고 핵을 분열하는 법을 알았을 때 원자의 시대로 들어갔죠.
각 단계에서 우리는 종으로써 이제까지 보지 못한 큰 규모로 에너지를 거두는 양을 늘렸습니다.
현재 우리는 재생 가능한 에너지로 천천히 전환하고 있고
운이 좋다면 미래에 핵융합 에너지를 상용화 할 수 있을 것입니다.
인류가 더 발전함에 따라 우리 자신이나 서식지를 파괴하지 않는다면
우리 행성의 자원을 완벽히 통제할 수 있을 것 입니다.
그 시기가 되면 우리는 영역을 넓힐 수 있는 새로운 바깥 장소로 눈을 돌릴겁니다.
하지만, 우주로 가는 것은 어렵고
태양계에서 인간의 존재를 확립시키는 것은 어마어마한 양의 에너지가 필요할 것 입니다.
다행히도 우리는 그것을 어디에서 찾을지 압니다.
바로 궁극의 에너지원인 태양이죠.
우리의 가장 효율적인 핵발전소의 1해(10^20)배나 더 강력한 원자로이며
초당 1조개의 핵폭탄과 맞먹는 에너지로 빛나고 있습니다.
그래서 어떻게 이 정도의 에너지를 가질 수 있을까요?
일부분이 아니라 전체를 말이죠.
우리가 물리학적으로 가능한 만큼 많은 에너지를 얻고 싶다면
우주에서 가장 야심찬 건축물을 지어야 합니다.
다이슨 구는 항성 전체를 둘러싸서 그것이 발하는 에너지를 받는 거대 구조물입니다.
지능적인 종에게 다이슨 구를 건설하는 것은 우리 조상들이 불을 발견한 것과 같은 기술의 도약입니다.
행성 종에서 성간 종으로 전환되는 것이며
그것은 우리가 상상할 수 없는 규모의 탐험과 팽창의 시대를 예고할 것입니다.
그럼, 그것은 어떤 모습일까요?
단순히 고체막이 태양을 감싸는 것은 그다지 좋지 않습니다.
그런 크고 단단한 물체는 충격에 약하며
산산조각나면 태양 주위를 표류하다가 처박히기 쉽겠죠.
좀 더 실행 가능한 다이슨 구의 디자인으로는 다이슨 군체(群體)일 것이며,
공전하는 거대한 패널들의 집합이 태양의 전력을 수집하고 어디론가 쏘아 보낼 것입니다.
잔디밭처럼 인류에게 무한한 에너지를 줄 수 있겠지만 그것을 만드는 것은 쉽지는 않을 것입니다.
태양은 매우 크기 때문에 많은 양의 인공위성이 필요할 것입니다.
만약 각 인공위성이 1제곱 킬로미터 정도 된다면
3경개 정도가 있어야 태양을 감쌀 수 있습니다.
가능한 한 가볍게 제작된다고 해도
1천경톤의 자원이 필요합니다.
그리고 그 조각들을 모아 두고 태양 주위로 옮겨 두는 데에도 에너지가 필요할 것입니다.
무엇보다도, 건물을 짓기 위해 우주에 영구적인 기반시설을 세워야 합니다.
이 영상의 목적이 우리 후손들이 이 문제를 잘 보고 거대한 건축물을 만들고 싶게 하는 것이라고 가정합시다.
그러면 우리는 그러한 도전을 크게 세 가지 부류로 나눌 수 있습니다.
재료, 디자인, 그리고 에너지 입니다.
다이슨 군체를 만드는데 필요한 엄청난 자원을 얻기 위해 행성 전체를 분해해야 할 것입니다.
실현 가능한 행성으로는 수성이 가장 적합한 후보 입니다.
태양과 가장 가까우면서 금속자원이 풍부하기 때문이죠.
태양과 가깝다는 것은 더 적은 이동을 의미합니다.
수성은 대기가 없고 지구 중력의 1/3밖에 되지 않아
비교적 쉽게 재료들을 우주로 보낼 수 있습니다.
다음으로 군체의 디자인에 대해 고민해 보도록 하죠.
단순할수록 좋을 겁니다.
전통적인 태양광 패널은 너무 복잡하고 수명이 짧습니다.
우리가 만드는 인공위성은 수리나 아주 긴 시간의 조정 없이도 작동해야하고
생산하는데 저렴해야 합니다.
인공위성들은 지구상의 밀집된 태양광 발전소 처럼
중앙 수집소에 태양빛을 다시 집중시키는 거대한 거울이 될 것입니다.
효율적으로 생산하고 발사하려면
몇몇 지지대에 묶인 광택이 나는 금속 호일보다 훨씬 더 가벼워야 합니다
마지막으로 군체 스스로 자리를 차지하고
우주로 물건을 발사하려면 엄청나게 많은 양의 에너지가 필요합니다.
예를 들어 지구상에 있는 모든 화석연료와 우라늄을 사용한다면
그 효율성은 겨우 에베레스트 산 정도의 질량을 우주로 쏘아 올리는 정도입니다.
행성을 분해하는 것 보다는 다소 미미한 업적이긴 하지만요.
다이슨 구를 만들기 위해 필요한 에너지를 얻으려면 거의 다이슨 구가 생성하는 만큼 있어야 합니다.
하지만 문제 없습니다.
수성에서 충분한 태양열을 확보할 수 있으니 계속 진행하도록 하죠.
인간은 살아있기 위한 유지비용이 비싸고 환경에 엄청 예민하므로
가능한 많은 부분을 자동화 시켜야 합니다.
실제 작업을 하는 자동화된 기계를 조종하는 적은 인원만 있는 것이 이상적입니다.
이를 실현하기 위해 다음의 네 가지 주요한 기술들이 필요합니다.
태양광 집광판, 채굴기, 정제기 그리고 발사장비 입니다.
태양광 집광판은 행성을 분해하는데 필요한 에너지를 공급해줄 것입니다.
우선, 집광판을 거울이나 전통적인 태양광 패널처럼 1제곱 킬로미터 정도로 배치하고
그것들은 행성 표면을 파헤치는 채굴기를 기동할 수 있는 에너지를 제공하며
정제기는 위성에 필요한 귀중한 금속들을 정제하고 추출합니다.
이것들을 우주로 보내는데에 아주 창의적이고 효율적인 방법이 필요합니다.
로켓은 너무 비싸고 재진입시켜 다시 사용하기 어렵습니다.
그 대신에, 레일건의 한 종류를 사용하는 방법이 있습니다.
위성들을 고속으로 발사하는 긴 전자기장의 선로가 필요합니다.
우리의 군체위성은 발사할 때에는 밀집되어 있으며
궤도에 오르면 거대한 종이접기처럼 펼져질 것입니다.
이 시점에서 존재하는 군체의 일부분의 에너지를 통해 수성에 더 많은 기반시설을 세우고
새로운 패널들을 더 빠르게 발사하면서 폭발적인 성장을 이룩할 수 있습니다.
각각의 패널들은 다른 패널을 만들기 위한 에너지를 제공하고
그 2개가 다른 2개를 만들고
4개가 8개가 되며, 8개는 16개 되고 계속 그렇게 진행됩니다.
이렇게 60번만 반복하면 태양은 완전하게 태양광 패널로 뒤덮힐 것이고
1제곱 킬로미터의 집광기가 한 달만에 제작될 수 있고 행성 표면에 있는 기반시설이
급격히 증가하는 에너지 예산을 감당할 수 있다면 이 과정은 10년 안에 완성될 정도로 빨라집니다.
태양 에너지의 1%만이라도 모은다면 인류의 에너지 예산에 있어 믿을 수 없는 변화일 것입니다.
우리는 모든 프로젝트에 대해 태양계 주변에서 무한한 양의 에너지가 되는 기반시설을 만들 수 있습니다.
다른 세계를 식민지화 시키고 행성을 테라포밍하고
더 많은 거대 구조물을 건설하고 혹은 성간 여행을 함으로써
성간 문명의 시작이 될 수도 있습니다.
물리학만 기본으로 한다고 해도 이것은 불가능한 것이 아니며 쉬운 일입니다.
이것은 아주 간단한 과정이며 어떠한 종일지라도 모행성을 떠나서 개척할 때 가장 필요한 절차여서
많은 천문학자들이 은하수 저편 어딘가에 다이슨 구체가 있을 수 있다고 생각합니다.
아직 발견을 하지 못한 것일 뿐이지 어딘가에는 있을 수 있습니다.
인류가 이 지점에 도달할지는 불확실합니다.
때론 우리의 관심사가 단기간의 정치적 이득이나 오래가지 못할 분쟁으로 맞추어져 있기 때문입니다.
하지만 우리 스스로가 만들어낸 시험에서 살아남는다면
우리는 잠재적으로 우주에서 항성의 크기로 구조물을 만든 최초의 종이 될 수 있습니다.
만약 우리가 실행한다면, 우리의 한계점은 우리의 상상력밖에 남지 않을 겁니다.
우리는 많은 엉뚱한 주장과 말도 안 되는 구상을 가지고 여러분과 이야기해 봤습니다.
우리를 좋아해 주시고 과학의 힘을 이용해서 파괴하는 터무니없는 것을 즐기신다면
여러분이 어떻게 그런 걸 생각해 낼 수 있는지 알고 싶을 겁니다.
기사
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번역자: Kurzgesagt – In a Nutshell
영상: Kurzgesagt – In a Nutshell
출처: https://www.youtube.com/watch?v=pP44EPBMb8A
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