인류의 기술 나무가 마침내 연금술을 밝혔다

原创 | Odaily 星球日报（@OdailyChina）

作者｜Azuma（@azuma_eth）

인류의 긴 역사 속에서 ‘쇠를 금으로 만드는 것’은 언제나 가장 매혹적인 궁극의 환상 중 하나였습니다.

중세 유럽의 안개 자욱한 지하 실험실에서부터 동방 제왕들이 천하를 뒤져 찾아 헤맨 단약(丹藥) 화로에 이르기까지, 수많은 연금술사와 과학 거장들—현대 물리학의 아버지 아이작 뉴턴까지 포함하여—이 연금술에 열광하며 값싼 납이나 수은(Hg)에서 빛나는 금을 정제해내려 했습니다. 그러나 수천 년에 걸친 이 시도들은 예외 없이 모두 실패로 끝났습니다.

현대 화학 체계가 확립되면서, 인류는 마침내 화학 반응이 원자 외곽의 전자 구름 사이에서만 작용할 수 있을 뿐, 원자핵 내부의 양성자 수는 바꿀 수 없다는 것을 깨달았습니다. 79번 원소 금(Au)과 80번 원소 수은(Hg) 사이의 ‘양성자 하나의 차이’는 화학적 차원에서 영원히 넘을 수 없는 절벽이었습니다.

그렇기에 현대 금융과 물리 상식에서 금은 언제나 자연계의 항구적이고 인위적으로 모방할 수 없는 궁극의 희소 자원으로 여겨져 왔습니다—지구상의 모든 금 1그램은 수십억 년 전 초신성 폭발이나 중성자별 충돌이라는 우주적 재앙에서 비롯된 것입니다. 금이 수천 년을 아우르는 경화(硬貨)이자 가치 저장의 초석이 될 수 있었던 것은 바로 이 ‘물리적으로 증발 불가능하다’는 철칙 위에 세워졌기 때문입니다.

그러나 수천 년을 이어온 이 근본 논리가 샌프란시스코 시내의 한 실험실에서 전례 없는 충격을 받고 있습니다.

10월 22일, Marathon Fusion이라는 실리콘밸리의 핵융합 스타트업이 고속도의 현대적 ‘연금술’을 선보였다고 대대적으로 발표했습니다—핵융합으로 생성된 고에너지 중성자 흐름을 이용해 수은(Hg)을 진짜이면서도 안정적인 금으로 성공적으로 전환했으며, 전환 속도는 유럽입자물리연구소(CERN)가 2025년에 세운 기록을 무려 10배나 앞질렀다는 것입니다.

Marathon Fusion은 대체 어떤 회사일까요? 이른바 ‘수은을 금으로’는 정말 과학적 근거가 있을까요? ‘연금술’이 현실이 되면서, 금의 희소성 서사는 다시 쓰이게 될까요? 모든 답은 이 실리콘밸리 하드테크 스타트업의 반항 정신이 넘치는 기술 노선에서 시작됩니다.

Marathon Fusion의 야망: ‘수은을 금으로’에서 핵嬗变(핵변환) 상업 제국까지

Marathon Fusion은 2023년 샌프란시스코에서 설립되었으며, 두 공동 창업자는 각각 전 구글 CEO 슈미트의 재단(Schmidt Futures)에서 과학 정책 연구원을 지낸 카일 실러(Kyle Schiller, CEO)와 전 SpaceX 추진기 엔지니어이자 프린스턴 플라즈마 물리학 배경을 가진 아담 루트코프스키(Adam Rutkowski, CTO)입니다.

창업 초기 Marathon Fusion은 미국 정부로부터 약 400만 달러의 지원을 받았고, 추가로 590만 달러의 시드 라운드 투자를 완료했습니다. 이 회사는 원래 핵융합로의 가장 까다로운 ‘삼중수소 연료 순환과 분리’라는 근본 과제를 해결하는 데 집중했으나, 2025년 연구개발 중 팀은 뒤집을 만한 경제성을 발견했습니다—수십 년을 기다렸다가 핵융합으로 전력을 판매하는 것보다, 먼저 융합으로 생성된 고에너지 중성자 흐름을 이용해 ‘핵변환’(Transmutation, 즉 핵반응을 통해 원자핵 구조를 직접 바꿔 한 원소를 다른 원소로 전환하는 것)을 시작하고, 금과 천문학적 가격의 의료용 동위원소를 부산물로 생산해 상업적 순환을 앞당기는 것이 낫다는 결론에 이른 것입니다. 현재 28명에 불과하고 박사 비율이 5분의 1도 안 되는 이 하드웨어 엔지니어링 팀은 제로에서 ‘풀스택식 핵융합’ 장치를 구축하려 하고 있습니다.

Marathon Fusion이 공개한 기술 노선과 실험 영상을 자세히 뜯어보면, 그들이 홍보하는 ‘수은을 금으로’는 단순히 이목을 끌기 위한 과학 마술이 아니라, 거대한 ‘규모화 핵변환’(Scalable Transmutation) 상업 청사진의 핵심 고리임을 알 수 있습니다.

핵심 구조: 1980년대의 고전적 방식을 다시 꺼내다

대형 발전을 추구하는 대다수 핵융합 기업과 달리, Marathon Fusion은 1세대 상업용 원자로에서 매우 실용적인 공학적 지름길—빔 구동 핵융합(Beam-Driven Fusion)—을 택했습니다.

공식 공개된 기술 영상에서 1세대 원자로의 작동 원리는 매우 명확합니다. 먼저 금속 리튬을 녹여 증발시켜 고체 구리판에 부착시킨 뒤, 이 리튬 층에 수소 동위원소(삼중수소)를 포화 흡착시켜 고체 타깃을 형성합니다. 이어 중수소 기체를 이온화하고 고전압 전기장으로 가속해, 고에너지 중수소 이온 빔으로 타깃을 직접 충돌시켜 중수소-삼중수소(D-T) 핵융합을 유발합니다.

이 구조는 허구가 아닙니다. 이미 1980년대에 미국 로렌스리버모어국립연구소(LLNL)는 유사한 회전 삼중수소 타깃 중성자원(RTNS-II)을 고융합 출력 밀도에서 25,000시간 이상 안정적으로 운용한 바 있습니다.

Marathon Fusion은 현대적 용융 리튬 처리, RF 이온 생성 및 플라즈마 원심분리 기술—지난주 그들은 소련이 40년간 보유한 플라즈마 원심분리 동위원소 농축 기록을 막 깼습니다—을 결합해 이 고전적 구조를 다시 상업화하는 것입니다. Marathon Fusion의 목표는 직경 1센티미터에 불과한 타깃에 초당 1조 개의 고에너지 중성자를 지속적으로 충돌시키고, 향후 1년 내 ‘매달 융합 출력 밀도를 두 배로’ 달성하며, 2027년 첫 파트너들에게 1세대 상업용 원자로를 인도하는 것입니다.

‘수은을 금으로’는 어떻게 실현되는가?

화학적 방법으로는 금을 만들 수 없는데, 핵물리학은 어떻게 해내는가? 답은 14.1 MeV(메가전자볼트)의 융합 고에너지 중성자에 있습니다.

매 중수소-삼중수소 융합 반응마다 에너지가 14.1 MeV에 달하는 중성자가 매우 높은 속도로 방출됩니다. 이 ‘슈퍼 총알’이 자연계에 존재하는 안정 동위원소 수은-198을 충돌하면 (n, 2n) 핵반응이 일어납니다—즉 중성자 하나가 충돌해 들어가 원자핵 안의 또 다른 중성자 하나를 튕겨내, 총 두 개의 중성자가飞出하는 것입니다.

이때 중성자를 잃은 수은-198은 불안정한 방사성 동위원소 수은-197이 됩니다. 며칠의 반감기 붕괴(전자 포획)를 거치면서 수은-197 핵 내의 양성자 하나가 중성자로 전환되고, 80번 원소 수은은 자연스럽게 79번 원소—금-197로 변태합니다. 이는 자연계에서 유일하게 안정적인 금 동위원소입니다.

이 과정이 반드시 핵융합에 의존해야 하는 이유는, 이 반응을 일으키는 에너지 문턱이 약 6 MeV 이상이기 때문입니다. 전통적인 핵분열 발전소에서 생성되는 중성자는 에너지가 너무 낮아 수은 원자핵을 전혀 충돌시킬 수 없습니다. 반면 핵융합로는 점화할 때마다 이런 고에너지 중성자를 정확히 만들어냅니다. 더 중요한 것은, Marathon Fusion의 원자로 설계에서 수은-198이 튕겨낸 두 중성자도 낭비되지 않고, 블랭킷 내의 리튬-6을 계속 충돌시켜 원자로에 필요한 연료인 삼중수소(Tritium)와 헬륨-4로 분열시킴으로써, 미래에 ‘발전+연료 증식+연금술’이라는 일석삼조를 실현합니다.

진짜 돈 찍는 기계: 금보다 10억 배 비싼 것

‘금을 만든다’는 이야기가 충분히 매력적으로 들리지만, 현재 단계에서 Marathon Fusion의 진정한 상업적 핵심은 사실 희귀 의료용 동위원소(Medical Isotopes)입니다.

이른바 의료용 동위원소는 현대 정밀 의료 분야의 ‘생물학적 핵미사일’이라 할 만합니다—특정 표적 분자와 결합해 환자 체내에 주입되면, 종양을 정확히 포착하고 자체 붕괴로 방출되는 방사선을 이용해 내부에서 암세포를 정밀 타격하며 주변 건강 조직은 손상시키지 않습니다. 그러나 이런 동위원소는 대부분 반감기가 매우 짧아(장기 보관이 불가능하고 생산 즉시 사용해야 함) 전 세계에 남은 몇 기의 노후 핵분열 연구로의 생산 능력도 이미 한계에 다다랐습니다. 극심한 수급 불균형으로 인해 의약품 시장에서 흔히 ‘마이크로그램’ 심지어 ‘밀리퀴리’ 단위로 가격이 책정되며, 그램으로 환산하면 단가가 수천만에서 수백억 달러에 달해 지구상에서 단위 가치가 가장 비싼 물질 중 하나입니다.

최근 몇 년간 표적 방사선 치료(Targeted Radiotherapy)는 암 치료 분야에서 지수적 폭발을 맞이했습니다. 노바티스(Novartis)가 출시한 전립선암 핵의약품 Pluvicto는 1회 투여 가격이 4만 2500달러에 달했고, 작년 매출은 19억 달러였으며, 심지어 상류 동위원소 생산 능력 공급 중단으로 한때 신규 환자 접수를 중단해야 했습니다. 일라이 릴리, 브리스톨마이어스스퀴브 등 제약 거대 기업들은 수십억 달러를 쏟아부으며 핵의약품 자산을 사들이고 있습니다.

만약 Marathon Fusion 원자로의 수은 타깃을 다른 금속으로 바꾸면, 다양한 의료용 동위원소를 창출함으로써 진정한 돈 찍는 기계가 됩니다:

• 최신 실험에서 Marathon Fusion은 이미 융합 중성자로 아연(Zn)을 충돌시켜 암 진단과 첨단 치료에 사용되는 방사성 구리 동위원소를 성공적으로 변환했습니다;
• 공식 시연 영상에서는 유로퓸-151을 충돌시켜 항암에 긴급히 필요한 터븀-149를 생성하는 경로도 보여주었습니다;
• 타깃을 라듐-226으로 바꾸면 동일한 (n, 2n) 반응을 통해 극도로 부족한 악티늄-225를 생성할 수 있습니다—이는 노바티스 차세대 항암 신약의 핵심 원료로, 현재 전 세계 연간 생산량은 수천 명의 환자에게만 사용할 수 있는 정도입니다.

Marathon Fusion이 홍보 영상에서 말한 것처럼—20세기에 인류는 ‘분자 설계’(합성 화학)를 통해 인구 절반을 먹여 살린 합성 암모니아 비료, 실리콘 반도체, 아스피린을 발명했습니다. 이제 그들은 원자핵을 직접 조작함으로써 ‘규모화 핵변환’의 산업 혁명을 시작하려 하고 있습니다.

시장의 격론: 중성자에도 가격표가, 금의 ‘양자 위기’

Marathon Fusion의 이번 중대 발표는 실리콘밸리 테크 업계, 원자력계, 그리고 월스트리트와 암호화폐 금융권에서 빠르게 크로스오버 대토론을 불러일으켰습니다. 논의의 초점은 주로 다음 차원에 집중되었습니다: 핵변환으로 금을 만드는 것이 정말 수익성이 있는가? 이 계산은 대체 어떻게 하는 것인가? 그것이 금과 거시 자산 가격 책정에 어떤 영향을 미칠 것인가?

경제성 계산: 왜 핵융합 기업은 ‘전력 판매’만 바라봐서는 안 되는가?

실리콘밸리 AI 연구 대가 아카시 굽타(Aakash Gupta)는 Marathon Fusion 논문 데이터에 대해 매우 탁월한 재무 분석을 진행해, 이 회사가 핵융합 업계의 논리를 뒤집은 비밀을 직접