MHD

...자기유체역학, 약칭 MHD란 무엇인가? 그것은 액체나 기체 같은 유체에 전자기력을 작용시켜 유체를 제어하는 기술이자 방법으로, 유체가 충분히 전기를 전도할 수 있어야 한다. 이 경우 MHD 가속기라고 부른다. 또한 유체의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기술이자 방법이기도 하다. 이 경우 MHD 발전기라고 부른다. 더 일반적으로, 한 형태의 에너지(운동 에너지, 전자기 에너지)가 다른 형태의 에너지로 직접 변환되는 경우 MHD 변환기라고 부른다.

... MHD를 접하려면 "cd-Lanturlu"에 실린 내 만화 "침묵의 벽"(제목 그대로다)을 보라.

... 1960년대에 프랑스는 이 분야에서 완전히 선두에 서 있었다. 우연의 소치라고 할 수 있겠다. MHD에 대한 대규모 연구 노력은 1960년대 초 영국, 소련, 미국, 프랑스 등 여러 나라에서 시작되었다. 독일, 나중에는 일본 같은 나라들이 나중에 이 대열에 합류했다. 당시 목표는 원칙적으로 열기관(최대 60%)보다 훨씬 높은 효율을 낼 수 있는 MHD 발전기를 개발하는 것이었다. 에너지원은 탄화수소 연소 또는 핵에너지의 두 가지 성격이었다. 공정이 수익성이 있으려면, 가능한 한 많은 운동 에너지를 추출하려는 유체가 충분한 전기 전도성을 갖는 것이 필수적이었다. 그런데 원칙적으로 모든 기체는 전기의 매우 나쁜 도체다. 아니, 그야말로... 절연체다. 그래서 낮은 "이온화 전위"를 가진 알칼리 원소(주로 세슘)로 "씨를 뿌려" 이 기체에 상당한 전기 전도성을 부여하기 위해 가능해 보이는 모든 일을 했다. 그러나 경제 성장이 왕성하던 시절, 이 연구에 막대한 자금이 투입되었음에도 결과는 실망스러웠다. 그래서 "두 온도"로 이 발전기를 작동시키는 방안이 고려되었다. 즉 "자유 전자 기체"에 원자로 구성된 기체 자체보다 높은 온도를 부여하는 것이다. 그러나 1964년 E. 벨리호프(훗날 소련 과학아카데미 부회장이 됨)가 이론적으로 발견한 무서운 불안정성이 1960년대 말 모든 계획을 무너뜨렸다. 1970년대 중반 대부분의 나라는 포기했고, 소련만이 경제 붕괴 때까지 이 연구 분야에 상당한 노력을 유지했다.

... 1965년 마르세유 유체역학 연구소에 배치되었을 때, 그곳에는 연구자 조르주 앵글레사키스를 중심으로 모인 작은 팀이 있었다. 그는 미국에서 스위스 출신 연구자 베르트 차우더러가 한 연구에서 착안하여 "충격관"이라 불리는 것을 기체 폭풍의 원천으로 사용하는 직접 변환 실험을 수행했다. 실험은 매우 짧았다(100마이크로초 미만). 그러나 모든 관심은 매우 빠른 속도(2500m/s 이상)로, 상당한 압력(1바) 아래에서 분출된 기체가 또한 매우 뜨거워(1만 도) 전기의 매우 강한 도체가 된다는 사실에 있었다. 이런 조건에서는 평상시에는 아르곤처럼 전기를 거의 전도하지 못하지만 도달한 온도에서 전도체가 되는 기체를 압축하고, 가열하고, 노즐을 통해 분출시켜 꿈꾸던 MHD 발전기를 모사하는 것이 가능해졌다. 물론 이 실험들은 엄밀히 산업적 차원에서는 아무 의미가 없었다. 매시간 100만분의 1초 동안만 작동할 수 있는 발전기, 그것도 그동안 수 메가와트를 뿜어낸다 해도 무슨 소용이겠는가? 당시에는 (소련인들만 빼고) 아무도 이 펄스 발전기가 훨씬 나중에 "스타워즈"라 불리게 될 것에서 재활용될 것이라고 깨닫지 못했다. 이에 대해서는 사이트에서 이야기하겠다.

... 독자는 앞으로, 어쩌면 놀라면서, 소련 MHD의 아버지가 다름 아닌 천재적인 안드레이 사하로프(러시아 최초의 수소폭탄의 아버지이기도 하다)였다는 것을 알게 될 것이다. 사하로프는 연구자가 아니라 발견가이자 선견지명이 있는 사람이었다. 내가 도착한 마르세유 연구소에서는 아무도 MHD의 실제 가능성을 의심하지 않았다. 그러나 몇 가지 극적인 결과가 얻어졌다. 1967년, 연구소에 들어온 지 2년 후, 15년 뒤 일본인이 재발견한 한 가지 묘수를 통해, 나는 벨리호프 불안정성(100만분의 1초 만에 발전하는)을 앞질러 처음으로 이중 온도 발전기를 작동시키는 데 성공했다(역시 짧은 폭풍 동안). 플라스마 가속 실험도 성공적으로 수행되어, 노즐 길이 겨우 10센티미터에서 5km/s의 속도 증가를 얻었다. 그러나 이 모든 것은 전반적인 실패를 배경으로 완전히 무시되었다.

... 프랑스에서 연구는 원칙적으로 "지도"된다. CNRS 같은 기관은 그래서 "프로그램"을 갖춘다. 문제는 이런 프로그램을 세우는 사람들과 아이디어를 가진 사람들, 연구를 수행하는 사람들이 같은 사람들이 아니라는 것이다. 여러분이 오리 목을 식칼로 한 번에 잘라본 적이 있는지 모르겠다. 그 짐승이 그 후에도 재빨리 달릴 수 있다는 것은 누구나 안다. 프랑스 연구는 그 목 없는 오리 같은 것이다. 상황은 프랑스 연구 기관들이 다음과 밀접하게 의존한다는 사실로 악화된다:

• 군대

• 폴리테크니션

... 이 모든 것을 이해하고 나면, 대개 오랜 세월의 좌절 끝에, 남은 것은 장기적 작업을 고려할 수 있는 유일한 연구 분야, 즉 이론 연구로 눈을 돌리는 것뿐이다.

... 나는 프랑스 연구 프로그램이 공식적으로 종료된 후 10년 동안 고집한 끝에 1987년 MHD에 관한 모든 연구를 포기했다. 강제로 포기할 수밖에 없었기 때문이다. 이에 대해서는 여러 책에서 설명했다. 이 모든 것을 내 사이트의 MHD 섹션에서 다시 다루겠다. 이 연구의 핵심에는 흥미진진한 아이디어가 있었다. 초음속, 심지어 극초음속으로 조밀한 공기 속에서 "소닉 붐", 즉 충격파를 만들지 않고 기체를 이동시킬 수 있는가? 학생 베르트랑 르브룅이 내 지도 아래 이 방향으로 박사 학위 논문을 썼다. 최고 수준 학술지의 수많은 과학 논문과 국제 학회 발표를 동반한 우리의 이론 작업은 긍정으로 답했다(링크로 접근 가능한 문서 끝의 목록 참조). 1980년대 중반 나는 CNRS 사무총장 파퐁을 설득하여 실험을 시작하도록 도움을 받는 데 성공했다. 예산이 풀렸다. 아이디어는 다시 한번 짧은 실험에서 "충격관"을 뜨거운 폭풍 풍동으로 사용하는 것이었다. 루앙의 한 연구소에는 아직 그런... 골동품이 하나 있었다. 또한 우리는 퐁트네오로즈의 첫 "토카막"의 잔재인 중요한 장비를 회수했다. 파퐁은 "우리가 폐기 장비로 최첨단 연구를 하게 될 것"이라며 기뻐했다. 1980년대 말 우리는 성공에 손이 닿을 뻔했다. 그러나 군대가 의도적으로 프로젝트를 좌초시켰다. 우리는 나중에 그 증거를 확보했고, 책에 발표했다.

... 군대는 정의상 국방 기밀이라는 기준에 근거하는 한 모든 권리를 가진다. "MHD 순항 미사일", 즉 극초음속으로 언덕을 깡충깡충 뛰어넘을 수 있는 유일한 미사일(비전문가에게: 현재 모든 순항 미사일은 아음속이다)이 가질 수 있는 전략적 이점은 쉽게 상상된다. 군대가 당시 그런 연구가 민간 맥락에서 수행되는 것을 금지하려 했던 것은, 남의 눈을 피해 자기 성소에서 그 연구를 계속했다면 이해할 수 있었을지도 모른다. 그런데 13년 후, 프랑스 군대는 그 연구를 계속할 능력이 전혀 없었고, 게다가 ... 능력 부족으로 꽤 빨리 포기했다는 것이 드러났다. 수행된 조사는 단순히 다음과 같은 결론을 가져왔다:

프랑스 군사 MHD는 없다

... 이것은 IHEDN(국방고등연구원) 출신 군인 그룹이 1999년 7월 발간한 팸플릿에서 경종을 울리던 시절의 일이다. 그들은 이 분야에서 미국인의 환상적인 앞섬을 언급하며 경종을 울린다. 앞으로 이 우려가 근거 있을 수 있음을 보게 될 것이다. 나는 그들이 그런 우려를 가지고 있다고 확신하며, 이에 대해 설명하겠다. 그러나 우스운 것은 이 상황을 걱정하는 사람들 중 많은 수가 1976년에서 1987년 사이 프랑스 MHD 노력의 실패의 주요 책임자들이라는 점이다. 근시안, 무능. 더 놀라운 것은 바로 이 사람들이 손을 벌리며 "행동으로 답하라"고 요구하고, 사실상 백지위임을 요구하는데, 그들은 이 분야에서 우리의 뒤처짐의 주요 책임자들이다. 그들은 음모론자처럼 꾸미며 자기 대변인들이 강력한 기술-과학적 역량의 지원을 받는다고 암시하려 애쓴다. 그러나 전혀 그렇지 않다. 이 모든 것은 유감스럽게도 꽤 한심하고 게다가 쓸데없는 몸짓일 뿐이다. 왜냐하면... 이미 너무 늦었기 때문이다.

... 연구자인 내가 견디기 힘든 것은 게다가 과학적 역량이 전혀 없는 인물이 텔레비전에서 "우리는 이제 소닉 붐 없이 기계를 초음속으로 이동시키는 방법을 안다"고 선언하며 설교하는 것을 보는 것이다. 그때 나는 학생, 교사, 엔지니어, 납세자, 거리의 시민, 심지어 ... 정치인까지도 경고를 받고, 이 사람들이 23년 후 두 번째로 사람들을 바보로 여기지 않도록 판단 자료를 가져야 한다고 생각했다.

... 전채 요리로, 독자는 아래 링크를 클릭하면 이 유명한 MHD 실험, 우리가 꿈꾸던, 완전히 계산해 둔, 그리고 (이 분야에서 내가 한 모든 실험처럼) 첫 시도에 성공했을 실험에 대한 꽤 대중적인 소개를 발견할 것이다. 군대가 완수하지 못한 실험이다.

.. 어떻게 그럴 수 있겠는가? 군인(과 폴리테크니션)을 과대평가하지 마라. 14-18 전쟁 전환기에 클레망소의 말을 기억하라: "독일을 이기는 가장 좋은 방법은 그곳에 폴리테크닉 학교를 세우는 것이다."

... "우리의 세계관을 바꿀 수 있는 100마이크로초"라는 스타일로 이 실험 소개로 넘어가기 전에, 내 말을 뒷받침하는 흥미로운 일화 하나. 프랑스 최초의 핵실험 후 레가네에서, 군인들은 미국인이 이제 지하에서 실험한다는 것을 알게 되었다. 그들은 어떻게 하는지 물었다. 답은 빨리 왔다:

• 들어보게, 개구리 먹는 꼬마들, 착하긴 한데, 첫째로 자네들은 NATO에서 탈퇴했고, 둘째로 우리는 핵 기술이 이 행성 전체에 퍼지는 것을 그다지 보고 싶지 않네. 그러니 알아서 하게....

... 폴리테크니션 군 기술자들, "화약 기술자들"은 학식 있는 계산을 했다. 그들은 산에 터널을 뚫고, 맨 끝에 핵 장치를 두고, 나머지를 콘크리트와 철로 채워야 한다고 결론지었다. 그렇게 했다. 이렇게 막힌 터널 바로 맞은편에 발사 통제소를 설치하고, 국방장관 피에르 메스메르를 사하라의 이 구석으로 초대하여 실험을 참관하게 했다. 그런데 그 자신이 이 사건을 파리-마치지에 이야기했는데, 그 신문은 당시 프랑스 폭탄의 역사를 쓰려고 (우리나라는 비밀을 즐겨 기른다) 헛되이 애쓰고 있었다. 그가 왜 이런 털어놓기를 했는지는 곧 알게 될 것이다. 장관은 그 많은 세월이 지난 후에도 속이 부글부글 끓었다.

... 장치에 불이 붙자, 압력이 즉시 수백 미터의 철근 콘크리트를 밀어냈고 터널은 산탄총처럼 행동했다. 장관은 경악하여 이 파편들이 가까운 거리로 지나가는 것을 보았다. 물론 모두가 방사선에 노출되었다. 받은 선량 평가는 어려웠다. 필름(장관의 것 포함)이 완전히 노광되었기 때문이다. 메스메르는 화가 났다. 군단병이나 마을 주민이 방사선에 노출되는 것은 그렇다 쳐도... 국방장관은 그래도!

... 사실, 우리 군 기술자들도 결국 이해했지만, 장치를 단단한 암석에 두는 것이 아니라 반대로 충격을 흡수할 만큼 유연한 지반 수백 미터 아래에 두어야 했다. 생각해 보라. 수류탄을 터뜨려 폭발 생성물을 분석하려면, 콘크리트에 묻는 것보다 모래주머니 위에 두는 것이 더 논리적일 수 있다. 오늘날에는 조작 방법을 안다. 폭탄이 터지면 압축성 지반(무루로아 환초의 지층이 그랬던 것처럼)에 공동이 생긴다. 에너지는 이렇게 비탄성 압축으로 흡수된다. 동시에 충격파가 지표로 올라가 지면을 살짝 들어올리고, 일은 끝난다.

... 이 모든 것은 군사 성소가 기초 연구에서 최고일 수는 없다는 것을 말하기 위해서다. 가끔 사람들이 내게 말한다:

• 그런데, 우리에게 보여주는 모든 것, 텔레비전의 온갖 몸짓이 "그저 구경꾼을 즐겁게 하기 위한" 것일 뿐이고, 그 장막 뒤에서 훨씬 진지한 연구가 수행될 수 있다고 생각하지 않으십니까?

... 실망시켜 죄송하다. 그 장막 뒤에는 아무것도 없다. 그렇지 않다면 위에 언급한 보고서가 저자들의 과학적 무능을 드러내는 그렇게 많은 실수를 담고 있지 않을 것이다.

나는 세상을 바꿀 힘은 없지만, 사람들을 바보로 여기는 것은 싫다.

우리의 우주관을 바꿀 100마이크로초