July 16,2019

달 탐사 50년…어디까지 왔나?

달의 극지 분화구에서 얼음 채굴 서둘러

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1969년 7월 16일 미국의 우주선 ‘아폴로 11호’의 달 착륙선 이글호가 달에 착륙했다.

닐 암스트롱 선장과 함께 탑승한 우주인 에드윈 올드린은 ‘고요의 바다’를 6시간 반 동안 거닐며 달 표면에 역사적인 발자국을 남기게 된다.

그리고 50년이 지난 지금 여러 국가와 다수의 민간 기업들이 달에 묻혀 있는 자원을 채취하기 위해 치열하게 탐사 경쟁을 펼치고 있다. 또한 지구에서처럼 탄광을 설치하기 위한 계획들이 각국 우주 개발자들을 통해 다양하게 진행되고 있다.

인간이 달에 착륙한지 50년이 지난 지금 과학자들은 달 극지에 있는 분화구에 묻혀 있는 얼음을 채굴하는 일에 몰두하고 있다. 사진은 태양 앞에 위치한 달의 모습. ⓒNASA

인간이 달에 착륙한지 50년이 지난 지금 과학자들은 달 극지에 있는 분화구에 묻혀 있는 얼음을 채굴하는 일에 몰두하고 있다. 사진은 태양 앞에 위치한 달의 모습. ⓒNASA

얼음 분석 통해 숨겨진 지구 역사 규명 

18일 ‘사이언티픽 어메리칸’에 따르면 탄광 개발을 위한 타깃이 되고 있는 곳은 달의 극지(moon’s poles)다.

이곳에는 ‘냉각 트랩(cold traps)’이라 불리는 분화구가 있는데 그 안에 수십억 년 동안 보존돼 온 워터 아이스(water ice)가 묻혀 있거나 일부 물 순환(water cycle)이 이루어지고 있는 것으로 추정되고 있다.

많은 달 탐사 기관‧기업들이 이곳을 타깃으로 삼는 것은 달에 사람이 거주할 경우 생존을 위해 필수적인 물이 있기 때문이다. 분화구로부터 얼음을 캐내 음료를 만드는 것은 물론 로켓이나 연료전지, 방사선차폐 장치 등을 가동하는데 활용이 가능할 것으로 예상하고 있다.

이뿐만이 아니다. 과학자들은 얼음을 통해 그동안 몰랐던 달의 역사를 추적해 들어갈 수 있다고 보고 있다.

달의 역사는 지구의 역사와 밀접한 관련이 있다. 지구 탄생의 역사는 물론 지구에서 생물체가 어떻게 탄생해 진화해나갈 수 있었는지 밝혀낼 수 있는 중요한 단서가 될 수 있다.

그리고 지금 달 탐사 전문가들 사이에 달 극지에 묻혀 있는 이 얼음을 채굴하는 문제를 놓고 논란이 벌어지고 있다. 채굴로 인해 어떤 일이 발생할지 모르기 때문. 달을 훼손하지 않는 선에서 채굴을 진행하기 위해 과학적 검증을 진행하고 있는 중이다.

검증을 시도하고 있는 대표적인 인물이 미국 지질연구소 우주생물학센터의 지구과학자 라즐로 케스테이(Laszlo Kestay) 박사다.

그는 “분화구에 들어 있는 얼음이 달을 연구하는데 매우 중요한 가치를 지니고 있다는데 이의를 제기할 사람은 없을 것”이라고 말했다.

특히 그는 “분화구에 있는 얼음을 통해 달이 매우 오랜 기간 동안 안정적으로 지구를 돌고 있는지 궤도의 안정성, 달에 대한 혜성‧소행성의 영향력, 달 내부적으로는 어떻게 화산활동이 진행됐는지 등에 대한 수수께끼를 풀 수 있다.”고 설명했다.

자연 훼손 막기 위한 협의체 구성 움직임 

그러나 극지에 있는 얼음과 관련해 확인된 사실은 거의 없는 상황이다.

폴 루시(Paul Lucey) 하와이대학 행성학자 교수는 “과학자들을 통해 실제적인 달 탐사가 이루어질 경우 과학계 전반에 큰 영향을 미칠 것”이라고 말했다.

그녀는 “극지에서 채굴한 얼음이 특히 우주생물학적으로(astrobiological) 놀라운 가치를 지니고 있다.”고 말했다.

특히 그녀는 “분석을 통해 지구와 달 시스템이 어떻게 형성됐고, 그 시스템 안에 어떻게 생명체가 정착할 수 있었는지 그 과정을 밝혀낼 수 있다.”고 설명했다.

그러나 다양한 목적으로 얼음 채굴이 이루어지는 가운데 연구 목적을 해칠 수 있는 훼손이 이루어질 수 있다고 우려했다.

이전에 NASA에서 행성연구를 하다가 현재 외계지적생명체탐사계획(SETI)에 참여하고 있는 존 럼멜(John Rummel) 박사도 얼음 채굴의 중요성을 강조하고 있다.

그는 “달의 얼음을 층별로 연구할 경우 달의 역사는 물론 인근 혜성, 소행성의 역사를 밝혀낼 수 있다.”고 말했다.

그러나 그는 “채굴을 위해 영하 150℃ 이하인 온도 속에서 가동할 수 있는 드릴을 움직일 수 있는, 그리고 달의 자연환경을 해치지 않는 뛰어난 공학 기술이 필요하다.”고 덧붙였다.

현재 과학자들은 NASA(미항공우주국)를 중심으로 ‘ISRU(In-situ Resource Utilization)’ 프로그램을 진행하고 있다.

연구소, 대학 등이 공동 참여하고 있는 우주 탐사 프로그램에서는 지구의 물질을 달‧화성 등 행성으로 가져가 그곳에서 실험을 진행하고, 그곳에서 발견한 물질을 지구로 가져와 연구를 진행하는 물질순환을 시도하고 있는 중이다.

특히 얼음에서 물을 추출하는 기술, 이렇게 생성된 물을 연료화하는 기술 등은 우주에서 매우 필요한 기술들로 큰 주목을 받고 있다.

한편 많은 과학자들이 ‘ISRU’를 실현하기 위해 다양한 방안을 내놓고 있는 중이다.

하와이대 루시 교수는 “국가와 과학계가 협의해 과학 연구에 필요한 지역을 설정해놓을 필요가 있다.”고 말했다. 그러나 아직까지 달을 세부적으로 구분할 수 있는 지도가 작성돼 있지 않은 상황이다.

또한 과학계는 달에 대한 연구가 순조롭게 진행되기 위해 각국 정부와 우주 기관, 연구소, 대학 등 관계자들이 모여 협의체를 구성해야 한다고 주장하고 있다. 아울러 향후 전개될 달 탐사와 채굴 등에 대한 기준을 제정하고, 그 기준에 따라 사업을 진행해줄 것을 조언하고 있다.

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