1. 重水
두 와인잔 안의 액체는 보통의 물(경수)이다. 왼쪽의 가라앉은 얼음이 중수얼음, 오른쪽은 경수얼음.
Heavy Water / 重水
물 분자의 구성 원소의 하나인 수소원자 중 적어도 1개 이상이[1], 일반 수소원자 보다 중성자를 하나 더 가지고 있어서 더 무거운 중수소(Deuterium)인 물. 그래서 일반적인 물보다 무게가 더 무거워 중수(重水)라고 부른다. 이와 반대로 일반적인 양성자 하나뿐인 일반 수소 2개로 구성된 보통 물은 경수(輕水)라고 부른다.[2] 일상생활에서 보이는 물에는 중수가 극미량 섞여 있으며, 빈 표준 평균 바닷물은 변인 통제를 위해 경수 대비 중수의 농도를 규격화한 것이다.
물의 분자식이 H2 O인데, 수소가 더 무거운 동위원소인 중수소나 삼중수소로 치환된 물을 말한다. 편의상 중수소를 D(Deuterium), 삼중수소를 T(Tritium)로 표기하므로 분자식은 D2O, HDO, THO, T2O등이 존재한다. 그러나 삼중수소는 붕괴되는 등 이런저런 이유로 보통 중수하면 중수소 2개와 산소 하나가 결합한 D2O, 즉 산화듀테륨을 말한다. 다만 자연에는 확률적인 이유로 대부분 HDO의 형태로 존재한다. 삼중수소가 들어가는 THO와 T2O는 방사성일 뿐 아니라 방사성 붕괴로 인해 헬륨-3이 되면서 분자 결합이 깨져 화학적으로 불안정해지므로 부식성도 가지고 있다. 또한 수소 대신 산소가 무거운 동위원소로 대체된 중수(H218O)도 존재하나, 산소의 무거운 동위원소를 추출하는 것은 중수소를 추출하는 것보다 더 어렵고 질량 차이가 적어 물리적 성질도 비슷하므로 흔히 쓰이지는 않는다. 삼중수소 2개와 산소-18로 이루어진 초중수(T218O)도 존재하는데, 분자량이 무려 24에 달한다.
중수는 경수와 비교해서 질량이 다르다보니 일반적인 물과 여러가지 특징들이 다르다. 예를 들어 D2O[3] 기준 끓는점은 101.43도, 어는점은 3.82도, pH는 7.41을 나타낸다. 점성도 경수보다 더 높다. 해롤드 유리가 1931년 중수소를 발견한 후, 1933년에 전기 분해를 통해 순수한 중수 샘플을 얻어내는 데 성공했다.
HDO 얼음은 경수 물과 비중이 거의 같으며, HDO를 제외한 모든 중수는 경수 물보다 비중이 확연히 크기 때문에 물에 가라앉는다.
물분자는 중수건 경수건 핵분열에서 발생하는 운동 에너지가 큰 고속 중성자 속도를 떨어뜨리는 좋은 감속재 역할을 하기 때문에 둘다 원자로의 냉각/감속재로 쓰이고 있다. 중성자의 속도를 떨어뜨려야 하는 이유는 중성자는 속도가 느려야 우라늄에 포획되어 연쇄적 핵분열을 일으키고 연쇄반응이 유지되기 때문이다. 속도가 빠른 고속중성자는 우라늄에 잘 포획되지 않아 핵분열을 일으키기 어렵다. 그런데 일반 경수와 중수의 차이는 중성자를 흡수하는 비율. 중수는 중성자를 흡수해 먹어버리는 비율이 경수보다 훨씬 낮다. 그래서 중수를 냉각재로 사용하면 핵분열 물질인 U235의 비율이 0.7% 정도에 불과한 천연우라늄으로도 핵분열을 지속시킬 수 있지만 경수를 냉각재로 사용하는 경수로는 경수가 흡수해버리는 중성자의 밀도를 보충하기 위해 U235의 비율을 2~5% 이상으로 높인 농축 우라늄을 사용해야 한다. 그래서 중수를 냉각재로 사용하는 중수로는 천연우라늄을 농축과정 없이 핵연료로 사용할 수 있다.
중수는 경수에 비해 저속 중성자를 덜 먹기에, 중성자 감속재로 정말 괜찮은 물이지만 정제해내기가 무진장 빡세다. 간단하게 설명하자면 6400분의 1을 분리해내야 한다. 덕택에 가격도 무진장 비싸다. 또한 당연하게 독성도 어느 정도 갖고 있어서 인체의 물중 25~50% 정도가 바뀌면 독성을 지니게 된다. 다만 인체의 70%나 되는 물의 절반이나 바꾸는 일은 사실상 불가능하다. 중수만 오랫동안 계속해서 마셔대야 하는데 가격은 일반 물에 비해서 비교할 수 없이 비싸다. 약 $600/kg, 소량 구매 시 순도가 낮은 걸로도 $1000/kg까지 간다.
월성 원자력 발전소에서 쓰이는 CANDU는 99.75% 순도의 중수를 사용한다. 원자력 발전에 주로 사용되기 때문에 방사능이 있을거라는 편견이 많지만 순수한 중수(삼중수소가 포함된 경우는 제외)는 일반 물과 방사능에서 차이가 없다. 1990년 캐나다의 원자력 발전소 근처 카페 식수가 배관 문제로 인하여 발전소에 들어갈 중수로 바뀌는 사고가 있었다. 중수를 마신 직원 몇 명의 소변에서 방사능이 검출되었으나 이는 중수가 삼중수소로 오염된 영향일 뿐 중수 자체로 인한 문제는 크게 없었다. 중수는 화학적 독성을 가진 게 아닌 단지 질량의 문제로 독성을 가지기 때문.
실험을 위해서 중수를 하루에 200ml씩 총 1리터를 마셔본 사람의 증언에 따르면 갑작스런 혈액 내 질량의 변화로 무게중심 감지에 문제가 생겨 현기증과 구토가 수반되나 당일 금세 회복된다고 한다. 맛은 쇠맛에 가깝다고. 레딧에서 해당 실험 참여자의 증언 물론 정말 많이 마셔서 체내의 90% 이상 수분이 중수로 바뀌면 사망할 수도 있으니 주의. 체내 수분 25% 이상이 중수로 바뀔 경우 불임이 된다고 한다.
정제 방식은 물에 강알칼리를 넣고 전기분해를 계속하면 가벼운 일반 수소가 빨리 전극쪽으로 이동하기 때문에[4] 점차적으로 중수만 남게 된다. 그런데 이렇게 계속 전기를 돌리다 보면 당연히 비싸지게 된다. 그리고 이런 과정 때문에 농축이 끝난 중수는 강알칼리이다.[5] 다만 현재는 더 효율적인 방법으로 추출해낸다.
화성에서도 같은 원리로 경수는 우주로 먼저 증발해버리는 확률이 높고, 중수는 상대적으로 화성 표면에 얼음으로 남아 있는 확률이 높아, 화성의 극지방 얼음에서의 중수의 비중은 지구의 물보다 높다. 나사의 화성 관련 영상이다. 1분 이후부터 참조
전 세계적으로 중수를 생산하는 국가는 러시아, 미국, 인도, 캐나다, 아르헨티나, 이란 등이 있다. 노르웨이에선 예전에 생산하다가 독일에 점령당했던 제2차 세계 대전 당시 연합군의 사보타주로 펑... 중수공장을 박살낸 이유는 중수는 원자로의 감속재 겸 냉각재로 사용되기 때문.
노르웨이 중수공장 파괴 당시 연합군은 독일군의 핵개발용 중수 생산을 막기 위해, 글라이더로 결사대 파견 → 사고로 추락해 전멸 → 가만 냅둘 수는 없으니 결사대 추가 파견 → 절벽 통로와 공장 환기구를 통해 처절히 잠입 → 일시적으로 가동 중단시킴 → 공장 경비 강화, 재가동 → 영국 공군의 폭격 → 어쩔 수 없이 공장을 독일로 옮기기로 함 → 승객이 별로 없는 날, 배편으로 중수와 공장 자재를 운반하도록 편성 → 불의의 사고로(폭탄) 타이타닉 곁으로 ......의 드라마틱한 과정을 거쳤다. 커크 더글러스가 주연한 영화 "텔레마크 요새(THE HEROES OF TELEMARK, 1965)"를 보면 그 과정을 잘 묘사했다. 그 정도로 중수는 핵무기 개발에 중요한 물질이었으며 공장을 파괴하기 위해 죽어나간 병사들 중엔 현지 노르웨이인들도 다수 포함되어 있었다. 대전 후 노르웨이에서 만든 영화와 #, 배틀필드 V의 에피소드 2: 노르뤼스(Nordlys)로
그 후 캐나다에서는 맨해튼 계획을 위한 중수 생산공장이 들어섰으며, 1년에 6톤의 중수를 뽑아내었다. 전후, 캐나다는 이 시설을 놀리기는 또 그래서 1년에 700톤의 중수를 뽑아내는 시설을 만들고 CANDU 원자로를 개발했다.
중수는 또한 핵융합의 연료로 사용되는데, 특히 DD반응의 경우엔 핵융합로를 가동하고 나서도 잔류 방사선이 적어 약간의 기한만 지나면 연구자가 들어가서 작업을 할 수 있다는 장점이 있으나, 문제는 DD반응이 일어나게 하는 온도가 DT반응보다 더 높다는 것. 또한 중수소는 집에서 간단하게 만들어 볼 수 있는 핵융합로인 퓨저를 만드는 데도 사용된다.
2. 中手
intermediate,어떤 분야나 집단에서 기술이나 능력이 매우 뛰어난 사람인 고수와, 처음 들어와서 실력이 미숙한 초보 사이에 있는 사람을 총칭하는 말이다. 사실 이 단어는 국어사전에는 없는 단어로, 국어사전에는 하수(下手)와 상수(上手), 고수(高手)만이 등재되어 있다. 참고로 두 용어 모두 원래 장기나 바둑에서 유래한 용어로, 중수는 여기에서 상수(上手)에 대응한다.
주로 기본적인 기술이나 능력은 보유하며, 이론적 지식도 어느 정도 있으므로 초보처럼 어떤 일이 닥쳤을 때 당황하거나 실수하는 일은 적지만, 그렇다고 고수처럼 능숙하고 빠르게 일을 처리하는 것도 아닌 상태가 대부분이다. 한마디로 말해서 좀 어중간한 상황이라고 보면 된다.
그리고 중수로 표현되는 범위가 상당히 넓어서 중수중에도 고수에 근접하는 경우가 있고, 초보를 막 벗어난 사람도 있으며, 아무리 노력해도 실력이 늘지 않아서 그 자리에 오래 정체된 채 있는 상황도 있다. 이렇게 범위가 넓은 이유는 어떤 집단에서 고수는 항상 극소수에 불과한데, 나머지 인원을 다 초보나 하수라고 부를수도 없기 때문에 중수라는 말이 만들어진 이유 때문이다. 온라인 게임으로 치면 현질을 매달 2~3만원 선에서 하거나 고렙 욕심을 버리고 파고들기 같은 고급 스킬을 쓰지 않은 채 재미로 게임을 즐기는 부류라고 볼 수 있다. 다만 선천적인 실력이나 플레이 스타일의 차이 등으로 같이 게임을 시작한 친구들이 어느새 어엿한 고수가 되어 있다면 알게 모르게 열등감과 소외감을 받게 될 수도 있다. 자신이 아무리 게임을 즐기면서 하고 싶어도, 그런 상황이 정말 참기 어렵고 빡겜도 하기 싫다면 친구들에게 잘 말하고 접자. 고수들 틈에 끼어서 스트레스 받는 건 생각보다 많이 괴로운 경우가 많다.
사실상 게임상에서의 중요한 층이다. 중수가 상향 평준화되면 그 게임은 결과적으로 풀이 좁아지기 때문. 그런데 중수의 상향 평준화는 인위적으로 막을 수 있는 게 아니라서, 결국 제일 중요한 건 초보가 지속적으로 유입되고 그 중 일부가 계속 중수로 올라오면서 중수의 풀을 넓히는 것 외에는 없다.
3. 重修
건물(建物)등 낡고 헌 것을 다시 손대어 고침. 개수(改修). 고쳐 짓기를 말한다.개조나 신축과의 차이점은 될수록 과거나 원래의 모습과 원리를 살려서 복원하는 것이다. 따라서 주로 국보, 보물, 등록문화재 같은 과거의 유산들을 본래 모습대로 복원하는 경우에 사용하는 단어다. 따라서 일부분의 모습과 구조를 크게 변경하는 개조나, 아예 해체한 다음에 전혀 연관없는 모습과 원리로 만드는 신축과는 다른 의미를 가진다.
그리고, 복원과도 미묘한 차이가 있다. 복원은 말 그대로 100% 원본과 똑같이 만드는 것을 의미하는데 반해, 중수는 시대의 변화를 감안해서 과거나 원래 모습에 큰 지장을 주지 않는 한도내에서 새로운 기술과 장비를 도입한다. 이를테면 화재 예방을 위해 잘 안 보이게 설치한 스프링클러 설비를 중수 때 도입한다던지 하는 식이다.
비슷한 단어로 중건(重建)이 있는데, 주로 절이나 왕궁 따위를 보수하거나 고쳐 지을 때 사용하며 중수와 혼용되는 단어다. 중수와의 차이는 굳이 엄밀하게 따지자면 공사의 규모 및 원래 건물이 남아있는가 그렇지 않은가의 차이라고 보면 된다. 즉 기존의 건물등이 남아 있어서 큰 규모의 보수공사급이라면 중수라고 보면 되며, 아예 기초부터 싹 날아간 폐허에서 다시 예전 건물을 복원에 가깝게 신축하는 경우라면 중건이라고 보면 된다.
4. 中水
물의 청정도 분류 중 하나. 상수도와 하수도의 중간단계의 물이란 뜻으로 사용된다. 사람이 마실 수 있는 정도의 청정도를 가지지는 않았지만, 그렇게 높은 수준의 청결도가 요구되지 않는 곳의 세척과 같이 필요한 곳에 재활용이 가능한 물을 말한다. 예를들면, 손이나 얼굴 등을 씻은 물을 수세식 화장실의 변기물로 사용하는 방식. 종종 고속도로 휴게소 화장실에 가보면, 중수도를 사용한다고 붙어있는 경우를 볼수 있다. 중수의 수질 기준에 대해서는 여기에서 확인이 가능하다.
[1]
1개가 중수소이냐, 2개가 중수소이냐에 따라 물리적 성질이 각각 다르다.
[2]
소금기(미네랄)가 많은 센물을 말하는 경수(硬水)와는 다르다. 센물 경수의 반대말은 소금기가 없는 단물 연수(軟水), 부드럽다는 뜻이다. 또한 경수(輕水)보다는 경수(硬水)가 좀 더 자주 쓰이는 편이다.
[3]
HDO는 D2O와 H2O의 중간의 성질을 보인다.
[4]
양성자 수는 같은데 중성자 수가 달라 전하량은 같고 질량은 다르다. 같은 힘으로 밀때 질량이 크면 가속도가 느리다.
[5]
제2차 세계 대전 당시 독일이 운반하다가 민물 호수로 가라앉은 드럼통을 후세의 연구가들이 찾았을 때 중수를 판별하는 방법이 pH측정법이었다. 참고로 50년이 넘었는데도 아직도 멀쩡했다고 한다.