"달에서 희토류 캐온다" 우주 현지자원 활용 기술개발 시동

달 기지 건설때 지구에서 물자를 가져오는 것이 아니라 현지 자원을 채취해 활용한다. 또 화성행 우주선이 연료와 산소, 물 등을 충전할 수 있는 전초기지를 세운다. 뿐만 아니라 달에 매장돼 있는 희토류나 핵융합 연료를 채취해 가져온다.

이를 우주 현지자원활용(ISRU)이라고 하는데 미국 주도의 국제 유인 달 탐사 프로젝트 '아르테미스'에 우리나라가 ISRU를 주도할 전망이다.

우리 연구진이 미국 나사(NASA)에 제안한 기술분야는 마이크로분광기를 활용한 달 자원 탐사와 달 표면의 정전기를 없애고 이를 에너지로 활용하는 것, 달 자원 추출장치를 포함해 총 4가지다.

한국지질자원연구원 김경자 박사는 5일 "NASA에서도 지질자원연구원을 비롯한 우리나라 연구진이 이쪽 분야 기술개발을 잘한다고 인식하고 있어 긍정적"이라고 말했다. 현재 NASA에서는 우리나라가 제안한 협력분야를 검토하고 있다. 연구진은 빠르면 올해, 늦어도 내년에는 결정될 것으로 예상하고 있다.

김경자 박사는 "NASA도 아직까지 ISRU 관련 기술들이 기술성숙도(TRL) 7단계가 거의 없으며, 파일럿 단계인 6단계 이하인 것도 많다"면서 "우리가 갖고 있는 기술을 활용해 미국과 대등하게 협력할 수 있는 분야"라고 말했다.

■ISRU 기술개발 협력

아르테미스는 협력국가들이 서로 역할을 분담해 달 궤도에 장기 체류가 가능한 우주정거장을 건설하는 거대한 프로젝트다. 우리나라도 지난해 아르테미스 프로젝트의 10번째 참여국이 되면서 미국과의 우주개발 협력관계가 이전보다 진전됐다.

이와 관련해 지질자원연구원은 지난 3~4일 NASA와 국내의 ISRU 전문가들을 초청해 '제1회 우주 현지자원활용 기술 국제 워크숍'을 가졌다. 이번 워크숍에서 지질자원연구원을 중심으로 6개 출연연구기관과 한화에어로스페이스가 진행하는 ISRU 기술개발 연구를 소개하고 NASA와의 연구협력방안을 논의했다.

김경자 박사는 달에서 생존하고 화성으로 진출하기 위한 핵심기술 연구현황과 계획을 소개했다. 내년부터는 자원 추출장치를 만들면서 과학적인 연구측면에서 발전해 기술적 개발단계로 넘어갈 예정이다.

김 박사는 물, 산소, 수소, 광물, 헬륨-3 등 주요 달 자원을 추출하는 기술개발에 대해 설명했다. 또한 지질자원연구원의 자원추출장치, 중성자 분광기, 레이저유도분쇄분광기 등 ISRU 현장 탐사용 장비 개발도 발표했다. 특히 달 운석 연구결과를 통해 달의 희토류와 가치광물 헬륨-3 원소 존재를 제시했다. 이는 실질적인 대체 에너지로서 가능성이 있다는 것이다.

■달 토양 성분의 45%가 산소

김 박사는 "달 토양 성분의 45%가 산소"라고 말했다. 달에는 다른 형태의 물과 산소가 풍부하다. 달 토양은 규소와 산소가 결합한 실리콘, 철과 산소로 이뤄진 철산화물이 절반으로 구성돼 있다. 이론적으로 달 어디에 자원추출기를 설치해도 산소와 물을 만들 수 있다는 뜻이다.

NASA는 달 극지에서 자원을 추출해 화성으로 가는 중간지역으로 접근하고 있으며, 유럽우주국(ESA)이나 러시아, 중국 등은 영구적인 달 기지를 건설할 계획을 가지고 있다.

이 모든 계획들은 현지에서 자원을 추출해 활용하는 방법이 필수다.

사람이 살기위해 필요한 산소와 물을 달에서 추출해내고, 기지건설 재료도 달의 자원으로 충당한다. 또한 달에서 뽑아낸 수소로 로버나 우주자동차를 작동하고 화성으로 가는 우주선의 연료로 활용하게 된다.

뿐만아니라 달에 묻혀있는 희토류와 핵융합발전에 필요한 헬륨-3 등을 채굴해 지구로 가져오게 될 전망이다.

[e-mail] 김만기 기자