태양에너지 태양을 완전히 감싸는 초대형 구조물 다이슨스피어

중성자별은 죽어가는 별이라고 표현됐지만 아무리 죽어가는 별이라고 해도 현실 세계에서 중성자별이 가진 에너지는 무지막지합니다. 
영화에서 난쟁이들은 이 별의 에너지를 이용하기 위해서 별 주변에 띠 모양의 구조물을 세웠고 그 에너지를 이용한 대장간을 만들어서 우주급 무기를 만들어 낸 거죠. 
음 별의 에너지를 이용해서 무기를 만든다 이거 아무리 그래도 영화는 영화 아니야 현실 세계에서도 가능할까

일단 개념 자체는 있어요. 바로 다이슨 스피어입니다. 
다이슨 스피어는 1937년 올라프 스테이플턴의 sf 소설 스타 메이커에서 처음. 
등장했는데요. 개념을 아주 간단하게 말하자면 이래요 어떤 인공 구조물로 태양 근처를 구형으로 완전히 뒤덮는 거예요. 
가령 호두를 생각하면 되는데 호두 알이 태양이라면 그 껍질을 바로 인공 구조물로 만들어낸 게 바로 다이슨 스피어인 겁니다.

이 인공 구조물은 태양의 힘을 전부 다 흡수하고 에너지를 저장하고 인간은 그 에너지를 사용하게 되는 거죠. 
물리학자 프리먼 다이스는 이 소설 스타메이커를 읽고서 이런 반응을 보였습니다. 
뭐야 이거 대박인데 내가 왜 이 생각을 진작에 못 했지 프리먼 다이스는 이 소설에 등장한 태양 인공 구조물에 대한 개념을 구체적으로 다듬고 과학적으로 분석한 다음 1960년에 논문까지 발표합니다.

기술적으로 대단히 진부한 문명이라면 자신이 살고 있는 항성계의 태양을 인공 구조물로 완벽히 둘러쌌을 겁니다. 
그다음 항성에서 나오는 복사 에너지를 100% 사용하고 바깥쪽으로는 적외선을 복사할 것입니다. 
아이디어 자체는 상당히 단순하면서도 강력하죠.

항성의 에너지가 어마어마하니까 이 항성의 에너지를 모두 사용할 수 있도록 어떤 특정한 구조물로 이 항성을 완전히 둘러싼 다음에 에너지를 저장해서 사용한다 이렇게 프리먼 다이슨의 논문 발표 직후 별을 감싸서 에너지를 얻는 이 대형 구조물들은 그의 이름을 따서 다이슨 스피어로 불리게 됩니다. 
다이슨 스피어는 정말 여러 가지 sf 색에 관해서 등장하곤 합니다.

기술이 엄청나게 발전한 문명이라면 에너지 효율이 극대화된 다이슨스피어를 건설해서 항성의 에너지를 100% 효율로 뽑았을 것이다. 
그리고 그 문명은 더 이상 에너지 걱정은 없을 것이다 라는 상상 덕분이죠. 
가장 대표적인 게 바로 스타워즈의 데스 스타고요 스타트랙에서도 다이슨 스피어가 나왔었죠. 
그리고 아까 전에 얘기했던 니다벨리르는

구형이 아니라 링의 영상이에요. 그래서 니다벨리르는 정확하게 분류하자면 다이슨 링이라고 불러야 됩니다. 
각각의 색에 관해서 형상이나 콘셉트은 조금씩 달라도 별 그 자체 에너지를 사용하고 그곳에 도시를 건설한다는 개념은 동일합니다. 
그렇다면 우리 인간이 나중에 기술이 엄청나게 발전해서 태양을 갖다가 다이슨 스피어로 만들면 어떨까요.

태양은 1초마다 몇 쪽의 핵폭탄을 한꺼번에 터뜨리는 양의 어마어마한 상상도 못할 만큼의 에너지를 분출하고 있습니다. 
이 에너지를 전부 다 사용할 수 있다면 인류의 에너지 걱정은 그 즉시 사라지는 거예요. 
원자력이고 화력 발전이고 다 필요 없어지는 거죠. 
반면에 지금 인류가 태양 에너지를 활용하는 방식을 한 번 보자고요

현재 태양광 발전 시설은 그 효율이 너무나도 낮아요. 
왜냐 애초부터 태양에서 지구로 도달하는 에너지가 너무 적거든요. 
지구로 도달하는 태양 에너지는 태양이 원래 내뿜는 에너지 중에서 22억 분의 1밖에 도달하지 않아요. 
이렇게 원래 태양 에너지의 22억 분의 일이다. 
보니까 아무리 태열 발전 시설의 효율을 늘려도 아무리 태양광 발전 시설을 크게 지어도 생산되는 에너지는 적은 거예요.

당연히 그럴 수밖에 없겠죠. 22억 분의 1밖에 안 될 테니까요. 
그런데 만약에 이 태양의 에너지를 100% 완벽하게 활용할 수 있다면 어떨까요. 
그야말로 에너지 혁명이겠죠. 에너지는 우리 인간의 삶에 가장 큰 부분을 차지합니다. 
그런데 고갈 걱정도 없고 무한이 넘치는 에너지가 생긴다면 그것이야말로 대단한 기적이고

축복일 거예요. 우리 인류의 문명 발전 속도는 엄청나게 빨라질 거고요 더 이상 에너지 때문에 전쟁할 일도 없고 시위할 일도 없어요. 
일부 과학자들은 에너지 혁명이 일어난다면 행성간 이동도 성간 이동도 쉬워질 거라고 생각하고 있습니다. 
야이 씨부엉새야 사기체니 아이디어만 좋으면 뭐혀 이거 이거 만들 수나 있는 거야 자 그럼 지금부터 다이슨스피어를 실제로 건설할 수 있는지 알아보도록 해요.

우리 먼저 한 번 상식적으로 생각해봐요 태양은 엄청나게 거대합니다. 
그 지름만 139만 킬로미터에 달하는데 이 태양의 크기가 우리 지구보다 109배나 큰 겁니다. 
그런데 다이슨 스피어로 태양을 감싸려면 태양보다는 크기가 커야겠죠. 
그런데 과연 태양보다 거대한 구조물을 만들 수나 있겠어요. 
거의 못 만들겠죠. 그리고 만들었다고 쳐요 이거를 우주로 쏠 수나 있겠어요. 
못 쏜단 말이에요.

그래서 마치 레고 조립하듯이 다이슨 스피어를 만들어야 되는 거예요. 
엄청나게 큰 구조물을 한 번에 만들어서 한 번에 쏘는 방식이 아니라 부품을 아주 작은 조각 조각으로 나눠서 여러 번 쌓여야 된다는 거죠. 
먼저 다이슨 스피어 위성을 만들어봅시다 이 위성 하나에는 태양 에너지를 흡수하는 기능도 있고 태양 에너지를 저장 운반 전송하는 기능까지 있어요.

그리고 기타 궤도 유지 장치나 통신 장치 온도 유지 장치 같은 것들이 전부 다 달려 있겠죠. 
이 위성을 소형화시켜서 엄청나게 많이 만들어요. 
그다음에 로켓에다가 한꺼번에 대충 막 200개씩 신는 거예요. 
그러면 이 위성이 실린 로켓이 우주로 발사되는 거고 로켓이 목표 지점에 도달하면 그 위성들을 한꺼번에

쫙 뿌리는 거죠. 이 아이디어 자체를 이미 실현하고 있는 회사가 있습니다. 
바로 일론 머스크의 스타링크죠 스타링크는 인터넷 위성으로 지구를 완전히 감싸서 전 지구에 인터넷을 보급하겠다는 계획입니다. 
일런 머스크는 인터넷 위성을 로켓 한 대에 60대씩 실은 다음에 그 로켓을 지구 궤도로 발사하고 로켓이 목표 궤도에 도달하면 인터넷 위성을 한꺼번에 쫙 뿌립니다.

그다음에 인터넷 위성들은 마치 거미줄처럼 지구를 감싸면서 땅에 있는 사람들한테 인터넷을 공급하죠. 
일론 머스크는 이렇게 스타링크 위성을 총 4만 2천 개를 쏘아 올린다는 계획이고 현재까지 궤도에는 대략 2천 개의 인터넷 위성이 지구를 돌고 있습니다. 
스타링크 시스템 얘기를 들어보니까 어때요 스타링크가 당연히 다이슨 스피어보다 규모가 작기는 하지만 아이디어 자체는 비슷하죠. 
실현이 충분히 가능하다는 얘기예요.

다시 다이슨 스피어 얘기로 돌아와 봅시다 다이슨 스피어가 태양 에너지를 안정적으로 흡수하려면 다이슨 스피어 위성들을 배치할 때 태양을 쫙 둘러싸면서도 태양이랑 멀어지지도 가까워지지도 않는 안정적인 궤도에 안착해야겠죠. 
그래서 목표 지점은 바로 태양 지구 라그랑 주점입니다. 
이 라그랑 주점은 두 개 천체 사이에서 중력과 위성의 원심력이 상쇄돼서 실질적으로

중력의 영향을 받지 않는 지점입니다. 
이 그림을 잘 보면 지구의 공전 궤도를 따라서 세계 라그랑 주점이 있죠. 
바로 l3 l4 그리고 l5 여기다가 커맨드 센터 같이 중요한 것들을 먼저 위치시키고 나서 그다음에 각자 포인트에서 양 옆으로 지구 공전 궤도를 따라서 다이슨 스피어 위성들을 쫙 배치하는 거죠. 
위성들 각각은 자기가 어디에 위치해야 하는지에 대해서 정보 값이 사전에 다 정해져 있을 거고요 그렇게 위성 하나하나가 위치를 잡아가고 연결되면서 자리를 잡을 겁니다.

그러면 결국에는 이렇게 니다벨리르처럼 다이슨 링 하나가 완성될 겁니다. 
물론 이 과정은 대단히 오래 걸리고 비용도 엄청 날 거예요. 
왜냐 지구 공전 궤도를 따라서 위성들을 배치해야 된다면 정말 엄청나게 많은 위성들이 필요할 거거든요.

아마 대충 생각해도 로켓을 수만 번 아니 수백만 번까지도 싸야 될 거예요. 
우리 지구 공전 궤도가 대략 1억 5천만 킬로미터인데 이 궤도에다가 5세제곱미터짜리 위성을 쫙 깐다고 가정해도 무려 942억 개나 되는 위성이 필요하거든요.

942억 개의 위성이 있어야 겨우 5m짜리 다이슨 링을 만들 수 있는 겁니다. 
음 가만히 듣고 있으니까 뭔가 이게 가당키나 한가 싶죠. 
그래서 과학자들은 훨씬 더 경제적이고 실현 가능할 만한 아이디어를 제시했습니다.

어허 수성에다가 자동화 공장을 지어서 로켓을 만들고 위성을 싣는다면 가능할 수도 있지 않겠습니까

수성 왜 갑자기 수성일까요. 수성은 철의 64% 니켈도 3퍼센트 이상으로 금속 성분이 아주 풍부하게 있습니다. 
그래서 인공위성을 생산하기에는 아주 좋은 조건이죠. 
또 지구 중력의 3분의 1밖에 안 돼서 훨씬 더 쉽게 로켓을 써 올릴 수 있습니다. 
또 비교적 태양과 가까운 만큼 운송에 필요한 비용도 거리도 더 줄어들겠죠.

하지만 수성은 인간이 거주하기에는 그 조건이 너무 가혹하고 또 인간을 수성에 데려가서 노동을 시키자니 그 비용이 훨씬 비싸지기 때문에 인간 대신 로봇을 구비해놓고 그 로봇으로 행성을 분해하고 위성이 필요한 광물을 캐고 점지하고 제작하고 마지막으로 위성을 제작한 다음 로켓에 실어서 우주로 발사하면 되는 겁니다.

또 만약에 이 로봇이 태양열로 가동되는 로봇이라면 비용 절감에 더 큰 도움이 되겠죠. 
태양에서 얻은 에너지로 새 패널 만들고 또 거기서 얻은 에너지로 새 패널 또 만들고 또 만들고 또 만들고 또 만들고 이게 계속 반복되다 보면 기하급수적으로 효율이 좋아질 겁니다.

아니 형 그냥 태양 아주 가까이에다가 다이슨 스피어 만들면 안 돼 굳이 지구계도에다가 이 다이슨스피어 만들라고 하니까 어려워지는 거 아니야

물론 저도 처음에 같은 생각이었어요. 
그런데 태양 아주 가까이에 다이슨스피어를 만들 수 없는 이유로는 두 가지가 있는데요. 
첫 번째는 태양이 너무 뜨겁다는 거예요. 
태양 바로 근처에다가 위성을 배치한다면 그 열 때문에 기계가 다 타버리고 녹아버리겠죠. 
또 태양의 플레어나 항성풍도 기계를 박살 낼 거요.

아니 태양 활동이 왕성할 때는 지구에서도 정전이 일어나고 비행기나 위성도 고장 나고 그러는데 훨씬 거리가 가까워진다면 당연히 고장이 날 확률이 더 커지겠죠. 
두 번째 이유는 태양 아주 가까이 다이슨 스피어를 만들어버리면 다이슨 스피어 바깥쪽에 있는 행성들은 바로 얼음 행성이 된다는 거예요. 
아니 한번 생각해 보세요. 갑자기 어떤 절대적인 존재가 단 1초 만에 다이슨스피어를 뚝딱 만들어주고 갔다고 쳐요 그것도 태양 바로 외곽에 수성 궤도에다가 말이에요.

그러면 우리 지구로 태양빛이 아예 도달하지 않겠죠. 
바로 빙하기 시작하고 인류는 멸망하는 거예요. 
무한의 에너지를 얻었지만 인류는 멸망이에요. 
아이러니가 발생하겠죠. 이런 이유로 과학자들은 지구 공전 궤도에다가 다이슨스피어를 만드는 게 가장 좋을 거라고 여기고 있습니다. 
이렇게 우리는 어쩔 수 없이 엄청나게 큰 다이슨 스피어를 만들어야 돼요 아까 전에 한 줄짜리 다이슨 링 하나 만드는데

위성 942억 개가 필요하다고 했어요. 
그러면 다윗은 스피어를 만들려면 얼마나 더 많은 위성이 필요할까 계산을 안 해봐도 엄청나게 필요하겠죠. 
현재 알려진 바로는 태양 지구 궤도의 다이슨스피어를 만들려면 태양계에 존재하는 암석 행성을 전부 다 분해해서 가져와도 재료가 모자랄 거라고 하고요 태양계 밖에 존재하는 암석 행성들까지 총동원해서

전부 분해하고 또 그 조각들을 태양 주변까지 가져올 수 있는 장비까지 마련이 되어야 그나마 시작할 수 있는 조건이 된다고 합니다. 
이 정도면 그냥 만들지 마 그냥 만들지 마 제작 기간은 수억 년이 걸릴 거고요 들어가는 비용은 행성 전체를 쪼개야 된다니까 얼마가 들어갈지 감도 안 오죠 만약에 어찌저찌 해서 다 만들었다고 쳐요 그런데 다 만들어도 유지 보수에 필요한 기술이나 비용도 엄청날 거예요.

우주에는 수많은 우주 먼지 해성이나 소행성 충돌도 있는데 만약에 한 번 부딪히면 바로 새로 만들어야겠죠. 
또 부딪혀서 궤도가 틀어진다고 쳐요 그럼 바로 다이센스피어가 태양에 빨려 들어가거나 바로 마탱이 가는 거예요. 
또 다이슨스피어가 하나로 연결되어 있으려면 상당한 힘이 필요한데 아직 인간의 기술로는 그 힘을 버틸 수 있는 물질을 만들지 못했다고 합니다. 
기술도 없고요 그냥 하지 마 만들지 마 그냥

이렇게 해서 지금까지 다이슨 스피어에 대해서 알아봤습니다. 
이번 주제는 지금까지 알아본 미래 기술 중에서 난이도가 가장 높은 것 중에 하나라서 제작이 거의 불가능에 가까워 보이죠. 
사실 현실화가 가능이나 한지 모르겠어요. 
실제로 여러 과학자들은 다이슨 스피어 제작은 이론적으로나 가능하지 실현 가능성은 아주 아주아주 낮다고 보고 있습니다.