현대판 연금술, 인간이 금을 만들었다? 우주에서 온 금의 기원과 인간이 만든 금

금(GOLD)은 오래전부터 부와 권력의 상징이었다. 

파라오의 황금관, 엘도라도 전설, 중세 연금술사들, 아이작 뉴턴까지... 

인류는 수천 년 동안 “금 만들기”라는 궁극의 꿈을 버리지 않았다.

그런데 오늘날 과학이 말한다.

“인간이 금을 만드는 것은 실제로 가능하다.”

다만… 상상보다 훨씬 더 비싸고 미친 과학이 필요할 뿐이다.

 

 

 

금(GOLD)은 어떻게 우주에서 만들어질까?

금은 지구에서 ‘자연스럽게 생성’되는 물질이 아니다.

금이 태어나려면 상상을 초월한 규모의 우주 폭발이 필요하다.

1) 별의 핵융합 한계 (철까지가 한계)

큰 별 내부에서는 수소 → 헬륨 → 탄소 → 산소 → 규소… 이렇게 계속 핵융합이 일어나지만, 철(Fe, 원자번호 26)을 만드는 순간 연료가 끝난다.

 

철은 너무 안정적이라 더 이상 에너지를 뽑아낼 수 없다.

별은 결국 붕괴하고 초신성 폭발로 생을 마감한다.

하지만 초신성만으로는 현재 우주에 존재하는 금의 양을 설명할 수 없다.

 

금(GOLD)이 폭발적으로 만들어지는 순간

과학자들은 금 생성의 진짜 원인을 두 가지로 본다.

① 콜랩사(Collapsar)

태양보다 30배 이상 큰 괴물별이 초고속 회전을 유지하다가 블랙홀로 붕괴하면서 터지는 초거대 폭발이다.

2019년 《Nature》 연구에서 우주 금의 상당수가 콜랩사에서 만들어졌을 가능성을 제시했다.

 

 

② 중성자별 충돌

가장 확실한 증거가 있는 시나리오다.

중성자별은 숟가락 한 스푼이 10억 톤에 달할 정도로 밀도가 미친 천체다.

이 두 개가 서로 부딪히는 순간 ‘킬로노바’라는 초거대 폭발이 일어나며, 이때 엄청난 양의 중성자가 흩어져 금·백금 같은 ‘초무거운 원소’가 생성된다.

2017년, 인류는 중력파(LIGO)를 통해 실제 충돌을 관측했다.

이 한 번의 폭발에서 만들어진 금의 양은 지구 전체 무게의 200배였다.

 

 

그런데… 인간도 금을 만들 수 있을까?

결론부터 말하면 가능하다.

다만 비용이 말 그대로 ‘천문학적’이다.

핵심 원리는 단순하다

금은 원자번호 79번, 즉 양성자 79개가 들어 있는 원자핵이다.

 

그럼 이 원자핵을 만들려면?

80번(수은)에서 양성자 1개 빼기

또는 78번(백금)에 양성자 1개 더하기

수학적으로는 아주 간단하다.

원자번호 80 - 1 = 79
원자번호 78 + 1 = 79

이렇게 원소를 다른 원소로 바꾸는 기술을 핵변환(Nuclear transmutation) 이라고 한다.

 

 

 

 

 

 

인간이 실제로 금을 만들어본 역사적 사례

✔ 미국 로렌스 버클리 국립연구소(LBNL) – 1970년대

가속기를 이용해 수은(Hg-198)에 고에너지 중성자를 쏘아 금(Au-197)을 실제로 만들어냈다.

정말로 금이 생성된 것이다.

✔ 문제는 뭐냐?

생산량이 극도로 적었고, 무엇보다…

1g의 금을 만드는 비용이 수조 원대였다.

더 큰 문제도 있었다.

가속기 충돌로 생성된 ‘금 원자’ 중 일부는 방사능을 띠는 동위원소였다.

즉, 팔 수도 없고 쓸 수도 없는 금이란 뜻이다.

결국 금은 만들 수 있지만 경제성이 0이라 연금술의 꿈은 기술적으로 이뤄졌지만 현실적으로는 실패한 셈이다.

 

인간이 금을 만드는 실제 기술 방식

① 입자 가속기로 원자핵 때리기

수은·납 같은 원소에 양성자·중성자·중이온을 충돌시켜 원자번호를 조절한다.

이게 가장 전통적인 방식이다.


② 원자로에서 핵반응 이용

중성자 포획 → 방사성 붕괴 과정을 거쳐 금으로 변환할 수 있다.

하지만 이 또한 비용이 말도 안 되게 비싸다.


③ 이론적으로 가능하지만 금지된 방식

핵폭발을 이용한 초고에너지 환경도 ‘이론적으로는’ 가능하다.

하지만 말 그대로 이론적일 뿐이다.

 

왜 금을 만들 수 있는데도, 시장에 금이 넘치지 않을까?

이유는 간단하다.

만들 수는 있으나, 돈이 너무 많이 깨진다.

금 1g의 시장 가격은 약 몇 만~몇 십만 원 수준이다.

하지만 1g 핵변환 금을 만들기 위해서는 대형 입자 가속기 운용비, 고에너지 빔 비용, 방사성 폐기물 처리, 중성자 발생 장치 비용, 실험 인력비까지 포함하면 수조 원에 달한다.

즉, 경제적으로 절대 의미가 없다.


자연 금보다 위험 요소가 많다.

인공 금은 불안정한 동위원소일 가능성이 높아서 실험실 밖으로 절대 반출할 수 없다.

 

금은 만들 수 있다. 하지만 사서 쓰는 게 훨씬 싸다

 

 

금은 우주의 거대한 비극적 사건(초신성·킬로노바)에서 만들어지는 매우 희귀한 물질이다.

인간은 기술적으로 금을 만들 수 있을 정도로 발전했지만, 경제성·안전성을 고려하면 실용화는 불가능하다.

그래서 우리가 사용하는 금은 대부분 지각 내부에 남아 있던 자연 금이다.

이 사실만으로도 금은 이미 ‘우주가 남긴 기적의 부산물’이라 할 만하다.