미국 전력망보다 강한 빛, 지하 2층에서 꺼졌다

미국 전력망 전체보다 강한 빛이, 1조분의 1초 동안 존재했다. 텍사스 오스틴 대학교 지하 2층, 이중 방화문 뒤에서.

그 빛이 꺼졌다. 예산 삭감 때문에.

지하에 숨겨진 별 공장

텍사스 페타와트(Texas Petawatt, TPW) 레이저는 오스틴 대학교 물리·수학·천문학 건물 지하에 존재했다. 17층짜리 건물과 L자형 동관 아래, 대부분의 학생들이 한 번도 눈여겨보지 않은 로고가 찍힌 이중 방화문 뒤에. 2020년부터 2024년까지 이 레이저의 수석 과학자로 일했던 연구자의 설명을 들으면, 이 장비가 얼마나 비범한지 실감하게 된다.

작동 원리는 이렇다. 아주 작은 빛의 펄스를 꺼낸다. 그것을 길게 늘여서 광학 장치가 타지 않도록 만든다. 그 상태에서 증폭을 거듭한다. 그 순간만큼은, 미국 전력망 전체를 합친 것보다 강한 출력이 그 빛 안에 담긴다. 그리고 1조분의 1초 만에 다시 압축해 진공 챔버 안에 '별'을 만들어낸다.

이 장비는 에너지부(DoE) 산하 LaserNetUS 네트워크의 일원이었다. 전국의 과학자들이 사용 시간을 신청해 실험을 진행하는 공공 연구 인프라였다. 핵융합 연구, 입자 가속, 물질의 극한 상태 탐구 등 기초과학의 최전선이 이 지하실에서 이루어졌다.

왜 지금, 왜 꺼졌나

TPW의 폐쇄는 돌발 사고가 아니다. 미국 연방 정부의 기초과학 예산이 지속적으로 압박받는 흐름 속에서 벌어진 일이다. LaserNetUS 네트워크 자체가 에너지부의 지원에 의존하는 구조였고, 그 지원이 끊기면서 가장 먼저 타격을 받은 곳 중 하나가 TPW였다.

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타이밍이 묘하다. 전 세계적으로 핵융합 에너지에 대한 민간 투자가 폭발적으로 늘고 있는 시점이다. Commonwealth Fusion Systems, TAE Technologies 같은 스타트업들이 수조 원을 끌어모으고, 한국의 ITER 참여와 K-DEMO 프로젝트가 가속화되는 지금, 미국의 공공 고출력 레이저 인프라는 오히려 줄어들고 있다.

고출력 레이저는 핵융합 연구의 핵심 도구 중 하나다. 레이저로 연료 펠릿을 압축해 핵융합 반응을 일으키는 '관성 봉입 핵융합(ICF)' 방식은, 미국 국립점화시설(NIF)이 2022년 처음으로 에너지 순이득을 달성해 세계를 놀라게 한 바로 그 방식이다. 그 성과를 이어갈 연구 기반이 조용히 사라지고 있다.

누가 무엇을 잃는가

기초과학 연구자들은 가장 직접적인 피해자다. TPW는 단순히 텍사스 대학의 장비가 아니었다. 전국의 연구자들이 신청해 사용하는 공공 인프라였다. 이 장비가 사라지면, 대안을 찾아 해외로 나가거나 실험 자체를 포기해야 하는 연구자들이 생긴다.

산업계와 투자자들은 다른 시각으로 볼 수 있다. 민간 핵융합 기업들은 자체 레이저 시스템을 구축하거나 상업용 장비를 활용하는 방향으로 이미 이동 중이다. 공공 연구소의 역할이 줄어든다고 해서 핵융합 개발 자체가 멈추지는 않는다는 논리다. 하지만 이는 단기적 시각일 수 있다. 기초과학 인프라는 당장의 상업적 성과를 내지 않지만, 민간이 활용할 지식과 인재를 공급하는 원천이다.

한국의 관점에서 보면 이 흐름은 기회이자 경고다. 한국은 ITER 프로젝트의 주요 참여국이며, 핵융합 연구소(KFE)의 KSTAR 장치는 초전도 토카막 분야에서 세계 최고 수준의 성과를 내고 있다. 미국의 공공 연구 인프라가 약화될수록 한국이 상대적으로 유리한 위치를 점할 수 있지만, 동시에 글로벌 기초과학 생태계의 약화는 한국 연구자들에게도 손실이다. 협력과 지식 공유의 파트너가 줄어들기 때문이다.

보이지 않는 것의 가격

기초과학 예산 삭감은 늘 조용하게 일어난다. 폭발이나 사고가 없다. 그냥 문이 닫힌다. 지하 2층, 아무도 주목하지 않던 그 이중 방화문처럼.

하지만 그 문 뒤에서 일어나던 일들은 결코 작지 않았다. 물질의 극한 상태를 탐구하는 실험들, 핵융합 점화의 물리를 이해하려는 시도들, 다음 세대 레이저 기술을 개발하던 과학자들의 시간. 이것들은 5년, 10년 후에야 그 가치가 드러나는 종류의 투자다.

미국이 이 투자를 줄이는 동안, 중국은 SULF(Shanghai Superintense Ultrafast Laser Facility) 등 고출력 레이저 인프라에 지속적으로 투자하고 있다. 유럽은 ELI(Extreme Light Infrastructure) 네트워크를 통해 여러 나라가 공동으로 인프라를 유지한다.