별의 탄생에 관련해서 질문 드립니다.

Question

원시별 중심 온도가 1000만K 이상이 되면 중심부에서 수소 원자학이 헬륨 원자핵으로
바뀌는 수소핵융합 반응이 일어나 더 많은 에너지를 발생한다고 하는데
왜 수소핵융합 반응이 일어나고
왜 더 많은 에너지가 발생하는지 알려주세요

Answer 1

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

수소핵융합 반응은 두 개 이상의 수소 원자핵이 결합하

여 헬륨 원자핵을 형성하면서 엄청난 양의 에너지를 방출하는 과정입니다. 이 반응은 태양과 같은 별의 중심부에서 일어나며 태양 에너지의 근원입니다.

융합 반응이 일어나기 위해서는 극한의 온도와 압력

이 필요합니다. 원시별 중심부의 온도는 약 1000만 K 이상이며 압력은 수천억 기압에 달합니다. 이러한 극한 환경에서 수소 원자핵은 엄청난 운동 에너지를 가지고 서로 충돌하게 됩니다.

수소 원자핵은 양전하를 가지고 있기 때문에 서로 반발합

니다. 극한의 온도와 압력 속에서 수소 원자핵은 운동 에너지가 커져 양전하 반발력을 극복하고 서로 결합할 수 있습니다.

수소 원자핵이 서로 충돌하면 강력한 핵력이 작용하여 헬륨

원자핵을 형성합니다. 핵력은 전자기력보다 훨씬 강력한 힘입니다.

수소 원자핵 4개의 질량은 헬륨 원자핵 1개의 질량보다 약

간 큽니다. 이 질량 차이는 에너지로 변환됩니다. 아인슈타인의 유명한 방정식 E=mc²에 따르면 질량 m은 에너지 E로 변환될 수 있으며 변환되는 에너지는 질량 m과 빛의 속도 c²의 제곱에 비례합니다.

수소핵융합 반응은 매우 작은 질량의 변화에서도 엄청난

양의 에너지를 방출합니다. 예를 들어 1kg의 수소가 핵융합 반응을 통해 헬륨으로 변환되면 약 900만 톤의 석탄이 태울 때 발생하는 에너지와 같은 양의 에너지를 방출합니다.

수소핵융합 반응은 친환경적이고 무한한 에너지원으로 여겨

집니다. 수소는 우주에서 가장 풍부한 원소이며 핵융합 반응에서 발생하는 유일한 부산물은 물입니다.

태양은 수소핵융합 반응을 통해 에너지를 생산하며 이 에

너지는 지구 생명체에게 필수적인 요소입니다.

수소핵융합 반응은 별의 탄생과 진화에 중요한 역할을 합니다.

수소핵융합 반응은 과학기술 분야에서 가장 중요한 연구 주제 중 하나입니다. 현재 전 세계적으로 수소핵융합 발전을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 성공적인 상용화가 이루어진다면 인류 에너지 문제 해결에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.