산소-연료 생산하고 희귀자원 채굴… 선명해지는 ‘달 사용법’

중국 연구팀 달 토양 분석 결과, 산소-메탄 만드는 화합물 발견
국내선 희토류 등 채굴 구상도… 유럽은 위성항법-통신망 계획

유럽우주국(ESA)이 구상 중인 달 기지 상상도. ESA 제공

인류의 달 활용법이 구체화되고 있다.

달에 직접 발을 딛고 탐사하는 데 만족하지 않고 산소와 메탄 등 달에 있는 자원을 적극 이용하려 하는 것이다. 또 달을 통신 거점으로 삼으려는 계획도 나오고 있다. 달을 직접 우주탐사 확장의 전초기지로 삼으려는 시도다. 최근 중국 과학자들이 달에서 우주인에게 지속적으로 산소와 연료를 공급할 자급자족 방안을 찾아 과학계에 화제가 되고 있다.

야오핑잉 중국 난징대 교수 연구팀은 달에서 가져온 토양에서 이산화탄소를 산소와 메탄으로 바꾸는 화합물을 발견했다. 이 연구는 5일(현지 시간) 국제학술지 ‘줄’에 발표됐다. 연구팀은 이 화합물을 촉매로 사용해 달에서 산소와 메탄을 생산할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구팀은 중국의 무인 우주탐사선 ‘창어 5호’가 2020년 12월 가져온 달 표면 샘플을 분석했다. 달 표면 샘플에서는 철과 티타늄이 풍부한 화합물이 발견됐다. 연구팀은 달 표면의 물과 우주인이 내쉬는 이산화탄소를 반응시킬 때 이 화합물을 촉매로 쓰면 산소와 수소로 바꿀 수 있다고 분석했다. 이 과정에서 우주선 연료로 활용되는 메탄 생산도 가능하다. 반응을 위한 에너지원으로는 햇빛을 쓰면 된다. 이른바 ‘외계 광합성’ 시스템을 만들 수 있다는 얘기다. 연구팀은 “머지않은 미래에 달에서 산소와 우주선 연료를 자급자족하는 모습을 볼 수 있을 것”이라고 예상했다.

이런 자급자족 시스템이 가능해지면 우주개발 속도가 한층 빨라질 수 있다. 달에서 산소와 연료를 구할 수 있기 때문에 발사체 무게를 줄일 수 있다. 탐사선을 보내는 비용도 낮아질 수 있다는 의미다. 미국도 50년 만에 꺼내든 유인 우주탐사 프로그램인 ‘아르테미스 계획’에 달에서 자원을 자체 조달하는 기술 개발을 포함하고 있다. 달에 존재하는 얼음이나 메탄을 우주인 생존과 연료에 활용하고 달 표면의 흙인 월면토를 활용해 기지를 건설하겠다는 게 골자다.

국내에서는 한국지질자원연구원 등 6개 정부 출연 연구기관이 유사한 구상안을 만들고 있다. 김경자 지질연 책임연구원은 4일 ‘제1회 우주 현지자원 활용 기술 국제워크숍’에서 “2030년 달 표면에서 산소를 생산하는 기지를 만들겠다”며 “첨단 산업의 비타민이라 불리는 희토류나 핵융합발전의 연료로 쓰이는 헬륨-3과 같은 자원도 채굴할 것”이라고 밝혔다.

유럽우주국(ESA)도 자급자족 인프라 건설 계획을 세우고 있다. 지난해부터 ‘달빛 구상’이라는 이름으로 추진 중인 이 방안은 3대 이상의 위치확인 중계 위성과 지상 무선송신소를 달에 건설해 달에 위성항법과 통신망을 구축하는 게 목표다. 현재 100m 단위로 위치정보를 제공하는 게 목표지만 30m 이내 위치정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 구축이 완료되면 달 탐사 과정에서 정확한 곳에 착륙하고 달의 뒷면에 전파 천문대를 구축해 운용할 수 있다. 달 표면의 탐사 로버는 더 빠른 속도로 움직이고 지구에서 원격조종할 수도 있다. 영국 소형 위성 제조회사 ‘서리 위성기술(SSTL)’과 이탈리아 우주시스템 회사 ‘텔레스파지오’를 주축으로 하는 두 개의 컨소시엄은 항법과 통신 위성망 구축 계획에 관한 보고서를 내기로 했다. ESA는 구체적인 예산까지 만들어 올해 개최되는 유럽연합(EU) 연구 담당 각료회의에 제출할 계획이다. 이 밖에도 ESA는 달에 관련 시설 건축을 위해 달 표면에 떠다니는 입자를 벽돌로 만드는 연구를 수행하는 등 달 활용 연구에 몰두하고 있다.

고재원 동아사이언스 기자 jawon1212@donga.com