항성 에너지를 100% 활용하는 개념 - 다이슨 스피어

Dyson Sphere

프리먼 다이슨에 의해 1959년에 처음 고안되어 다이슨 스피어라고 불리는 이 개념은

'지구에서 더 이상 살 수 없을때 굳이 다른 행성으로 이주할 필요가 있을까?"

'태양으로부터 나오는 에너지를 100% 활용할 수 있지 않을까?'

라는 의문에서 출발했습니다.

SF 창작물에서는 심심치 않게 다뤄지고 있는 소위 '떡밥'중에 하나이기도 하지요.

생소하신 분들을 위해 보다 쉬운 설명을 덧붙여 보자면 헤일로를 생각해 보시면 될겁니다.

이것이 헤일로 시설입니다. 해당 게임의 무대에 해당하는 곳이죠.

다만 다이슨 스피어라고 하기엔 무리가 있고, 헤일로에서 나오는 것은 이보다 하위 개념인 링월드에 가깝습니다.

엄밀히 따지면 헤일로를 링월드라고 하는 것도 무리가 있습니다만 그것은 넘어가도록 하겠습니다.

토성의 고리처럼 항성을 일부분만 둘러싸는 걸 바로 링월드라고 합니다.

진짜 다이슨 스피어는 항성 그 자체를 감싸고 있지요.

바로 이렇게 말입니다.

해당 사진은 행성의 자원을 소모하여 다이슨 스피어를 건조하는 상상화입니다. 중앙에 있는 것이 태양이라고 생각하시면 됩니다.

이 개념이 생소하신 분들은 항성의 에너지를 어떻게 100% 활용하는지 이제 좀 감이 잡히실겁니다.

다이슨 스피어의 개념도

태양과 지구까지의 거리(1AU)를 반지름으로 하는 구체인데요. 만약 인간이 거주한다고 하면 구체의 안쪽부분을 사용하게 됩니다.

또한 자체적인 회전을 통해 중력을 얻게됩니다.

이를 건조함으로써 얻을 수 있는 이득은 항성의 에너지를 낭비없이 사용할 수 있게 되는 것입니다.

다소 무식한 방법이긴 하나 구미가 당기는 상상이기도 합니다.

현재 지구에서 일어나는 대부분의 자연현상이 태양의 에너지를 아주 소량만 받아서 이루어지고 있음을 생각한다면 그것은 어쩌면 당연할지도 모를일이지요.

다이슨 스피어 상상화

그러나 다이슨 스피어를 구현하는 데 있어서 현재 여러가지 난관이 존재합니다.(미래는 논외로 칩니다.)

첫째. '자원'입니다.

태양을 둘러싸기 위해 필연적으로 거대해질 수 밖에 없는 다이슨 스피어는 태양계의 모든 천체를 소모하더라도 건조하기에 부족합니다.

그 두께를 cm단위로 줄인다면 둘러싸는 것 정도는 가능하나 단지 그뿐입니다.

둘째. '기술'입니다.

당연히 지구의 자원만으로는 건조하기가 부족하기에 우주 플랜트의 건설이 필요합니다.

현재의 기술력으로 무리는 아니지만 그것을 확신할 수 있느냐에 대해서는 커다란 의문이 있는 상황입니다.

소행성 외에도 태양계의 모든 행성들에서 자원을 채취하여야 하나 아직 대부분의 행성에 우주선을 착륙시키지도 못한 상태에서 그것은 요원한 일입니다.

지금 당장 우주로 우주선을 쏘아보내는 것만해도 천문학적 비용을 소모하는데 그런 여유가 현인류에게 있을까요.

설사 이 모든 것을 해결한다고 하더라도 이 거대한 건축물이 안정적인 구조를 얻기란 굉장히 난해한 일입니다.

현 인류의 건축기술은 다이슨 스피어를 실현하기에 무리입니다.

셋째. '물질'입니다.

티탄산바륨주석합금

초거대 구조체에서 필연적으로 발생하는 압력은 어마어마합니다. 우리가 어릴때 보았던 사람이 타는 거대 로봇이 불가능한 이유도 이와 같습니다.

이를 버텨내기 위해서는 콘크리트 압축강도의 약 300만배 이상에 해당하는 재료가 필요합니다.

현재 인류가 개발한 최고강도의 금속은 티탄산바륨주석합금입니다만 건축에 필요한 것은 이 외에 여러가지 극한 상황을 고려하여 인장력 전단력등도 참고하여야 하기 때문에 당연히 논외가 됩니다.

그나마 탄소나노튜브로 시도해볼 수는 있으나 만족할 수 있는 수준에는 미치지 못합니다.

넷째. '안전'입니다.

방대한 면적을 자랑하는 만큼 다이슨 스피어는 많은 위험에 노출되어 있습니다.

우주적 관점에서 본다면 모든것이 작긴 합니다만, 그나마 지구정도의 크기이기에 우리는 외부의 소행성과 혜성의 충돌로부터 안전할 수 있었던 것입니다.

당장 태양과 지구의 사이를 지나치는 궤도를 가진 소행성과 혜성들도 있으며, 또 언제 태양의 중력에 끌려올지도 알 수 없습니다.

부딪히는 순간 끔찍한 일이 벌어지는 것은 자명한 일이겠지요.

다섯째. '기간'입니다.

현재 인류가 합심하여 다이슨 스피어의 건조에 힘을 쏟는다고 가정했을때 그 기간은 -억년 단위로 예상하고 있습니다.

기술의 발전속도는 제외했기 때문에 더 짧아 질수도 있습니다.

그러나 문제는 다른 곳에 있습니다. 태양의 수명이지요.

태양은 앞으로도 더 뜨거워질것이고 종래엔 크기를 불려나갈 것입니다.

1au라는 반지름으로는 다이슨 스피어로 지구의 기후를 구현하기가 불가능한 때가 온다는 뜻입니다.

자연히 때가되면 보수와 개조를 하여야 하는데 이미 다이슨 스피어를 건조하면서 태양계의 거의 모든 행성을 소모했으므로 한계에 다다르게 됩니다.

태양의 변화를 고려하여 건조한다고 했을때 문제가 되는 것은 자원이며, 이를 무시하고 건조했을때는 건축을 제외한 실제 사용기간이 걸림돌이 됩니다.

여섯째. '분쟁'입니다.

위의 모든 상황을 해결한다고 했을때 직면하는 최종과제입니다.

다이슨 스피어를 건조하게 되면 땅이 넓어지게 되며 그것은 세력간 분쟁의 씨앗이 됩니다.

국가는 그것을 조금이라도 더 차지하려고 할 것입니다.

물론 다이슨 스피어로 이주 및 정착하는 과정에서 여러 국가가 사라질수도 있으며 이는 또 하나의 분쟁거리가 됩니다.

자원이 없는 이상 세력권의 넓이와 인구가 자원처럼 취급이 되며, 사상의 차이가 발생되면 전쟁이 일어납니다.

당장 지구만 해도 종교적 갈등으로 인해 끈임없이 전쟁이 벌어지고 있는 상태이며, 이는 다이슨 스피어가 건조되더라도 사라진다는 보장이 없습니다.

이러한 분쟁들로 인하여 자멸할 가능성이 존재하게 되는 것이죠.

링월드 - 래리 니븐 (1970)

그러나 이러한 문제들이 산재해 있음에도 불구하고 끊임없이 SF의 단골소재로 등장하는 것을 보면 다이슨 스피어는 인류의 꿈이라고 보아도 될 것입니다.

인류가 항성계를 본격적으로 식민지화 할수 있게 되는 척도가 될테니까요.