우주의 보물을 차지하라!

우주의 보물을 차지하라!

대학생신재생에너지기자단 22기 한예림

 

[달 궤도 탐사선 다누리호]

작년 8월에 발사된 달 궤도 탐사선 다누리호는 지난달 28일에 달 궤도 진입에 성공했다. 이는 본격적으로 우리나라의 달 탐사가 이루어질 것이며, 세계 7대 우주 강국으로 부상했다는 엄청난 의의가 있다.

[자료 1. 다누리가 지난달 30일 촬영한 달(왼쪽), 지구(오른쪽)]

출처 : Chosunbiz

다누리호는 우리나라의 첫 달 탐사선으로, 궤도에 진입 후 약 2시간에 한 바퀴씩 달을 공전하고 있다. 다누리호의 중요 임무는 2032년에 이루어질 달 착륙을 위한 후보지를 직접 확인하는 것도 포함한다. 다누리에 탑재된 것은 고해상도 카메라, 광시야 편광 카메라, 달 자기장 측정기, 감마선 분광기, 우주 인터넷 시험 장비 등의 국내에서 개발한 것과 NASA에서 개발한 섀도우 카메라 등이 있다.

[자료 2. 다누리호]

출처 : 한겨레

 

[감마선 분광기]

국내에서 개발한 다누리호의 장비들 중, 감마선 분광기 (KGRS, KPLO Gamma-Ray Spectrometer)는 한국지질자원연구원이 개발했으며, 특별한 임무를 수행한다. 감마선 분광기의 핵심 임무는 달의 새로운 원소를 발견하는 것이다. 달 표면에는 우라늄과 토륨과 같이 항상 감마선을 방출하는 자연 방사성 원소가 존재하고, 태양풍이 달 표면에 부딪혀 달의 원소들과 핵반응이 일어나면 원소마다 다른 감마선을 방출하기 때문에, 이 감마선을 분석하면 달의 새로운 원소를 측정할 수 있는 것이다.

감마선 분광기는 지금까지 여러 달 탐사선에 실렸지만, 저에너지 원소인 물과 희토류 같은 원소는 측정하지 못했다. 그러나 이번 다누리에 탑재된 감마선 분광기는 30keV의 저에너지부터 12MeV의 고에너지까지 측정이 가능하도록 개발되어, 측정한 데이터들로 달 전체의 원소 지도를 제작할 예정이다.

[자료 3. 달 표면에서 헬륨-3가 풍부한 지역으로 꼽히는 모스크바의 바다 모습]

출처 : KBS NEWS

감마선 분광기의 가장 중요한 임무는 물 지도를 제작하는 것이다. 달의 극지방에 물이 존재한다는 것은 알려져 있으나 관측된 적이 없었다. 다누리호의 감마선 분광기가 수소의 감마선을 분석하여 물이 있을 만한 지역을 파악하고 그 지역의 중성자선의 세기가 약해지는 지를 측정하는 방법으로 실질적으로 물의 존재 여부를 확인할 수 있을 것이다.

또한, 감마선 분광기의 헬륨-3(He-3) 지도를 제작하는 것도 중요한 임무다. 헬륨-3은 티탄철석에 기체로 존재하는 원소인데, 기존에는 이 원소의 양 측정을 위해서 달 표면의 티타늄 분포를 파악하여 헬륨-3의 양을 추정했지만, 이번에 개발한 감마선 분광기를 통해 티탄철석의 광물 지도를 만들어 보다 더 정확한 양 측정이 가능할 것으로 보인다.

 

[전 세계가 달에 집중하는 이유]

이쯤 되면, 왜 우리나라는 달에 가려고 연구에 몰두하며, 다누리를 통해 달 탐사를 하게 된 것이 큰 이슈가 된 것인지 의문이 들 수 있다. 나아가, 전 세계적으로 달에 가기 위한 연구가 진행되고 있는 이유 또한 궁금할 수 있다.

우리나라뿐 아니라 전 세계가 달에 가려고 하는 이유는 바로 자원 때문이다. 물론, 다른 목적들도 있겠지만 자원이 가장 큰 이유이다. 달은 지구는 가지고 있지 않은 희귀한 자원을 품고 있다. 먼저, 앞서 언급한 헬륨-3이다. 헬륨-3은 꿈의 에너지로 불리는데, 이는 우리가 사용하는 화석 연료와는 비교도 안 될 정도로 높은 에너지 효율을 보유하고 있기 때문이다. 헬륨-3의 1톤은 석유 1,400만 톤, 석탄은 4,000만 톤과 맞먹는 양의 에너지를 생산할 수 있다. 또한, 이는 핵융합 발전의 주요 원료로 우리나라의 원자력 발전과 비교하면 5배가 넘는 에너지 효율을 얻을 수 있을뿐더러 방사성 폐기물도 나오지 않아 주목받고 있다. 그다음, 달의 가장 귀한 자원인 희토류이다. 희토류는 명칭의 뜻대로 희귀한 원소로 열과 전기를 잘 전달하는 성질을 가지고 있어 배터리와 자동차를 만드는 데 핵심적인 역할을 한다. 그러나, 이 원소는 지구에서 양도 적고 개발할 때 유해 물질이 배출되어 환경오염을 일으킬 뿐만 아니라, 보유국이 소수로 편재성을 가진 원소이다. 이 원소가 달에 묻혀있다면 이런 문제들이 해결됨과 동시에 귀한 자원을 얻을 수 있으니 전 세계가 달에 집중하는 것이다.

 

[우주 자원 탐사의 미래]

달 궤도 탐사선 다누리호의 발사를 성공한 우리나라의 목표는 달 착륙과 달의 자원 채굴이다. 우리나라는 2032년에 달 착륙을 계획하고 있으며, 이번에 쏘아 올린 다누리호가 큰 역할을 할 것이다. 사실, 우주에서 자원을 채굴하는 것에 대해서는 ‘UN 우주천체조약’이 있어 우주가 전 세계 이익을 위해서 사용되어야 하지만, 그것을 규제할 기구나 제도가 없기 때문에, 먼저 우주에 도달해 자원을 획득하는 나라가 유리한 상황이다. 실제로 미국도 2015년에 개인과 민간 기업이 우주에 갈 수 있는 자격을 주어 자원을 채굴하는 것을 허용했다.

이렇듯, 우주에서 자원을 채굴하여 지구에서 사용하려는 시스템을 ‘우주 현지자원활용(ISRU)’ 이라고 한다. 우리는 다누리호 발사를 성공시키면서 이미 시작하였고, 미래에 달 탐사선과 자원 채굴까지의 목표를 이루기 위해 연구는 계속될 것이다.

감마선 분광기를 개발한 주역인 한국지질자원연구소의 김경자 박사는 “2030년대가 되면 우주 현지 자원 활용이, 2040년대가 되면 지구로 우주 자원을 가져오는 게 현실화될 것”이라고 말했다. 이 말대로, 미래에 달에서 자원을 가져오는 것이 가능한 날이 오면, 새로운 에너지 혁명이 일어날 것이다.

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우주 자원 탐사 에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "심해 채굴, 새로운 가능성인가 또 다른 재앙인가", 21기 김하진, https://renewableenergyfollowers.org/3699

2. "하늘에서 쓰레기가 내린다면", 21기 장세희, https://renewableenergyfollowers.org/3717

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참고문헌

[달 궤도 탐사선 다누리호]

1) 구경하, "[MOON을 열다] 달의 비밀을 풀어라…다누리의 과학 임무는?", KBS NEWS, 2022.12.29.,https://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=6245843&ref=A

2) 구본혁, "한국 달탐사선 ‘다누리’ 달궤도 최종 진입성공…세계 7대 우주강국 도약", 헤럴드 경제, 2022.12.28.,http://news.heraldcorp.com/view.php?ud=20221228000193

[감마선 분광기]

1) 구경하, "[MOON을 열다] 달의 비밀을 풀어라…다누리의 과학 임무는?", 2022.12.29.,KBS NEWS, https://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=6245843&ref=A

[전 세계가 달에 집중하는 이유]

1) 임장혁 기획, "전 세계가 다시 달에 가려는 이유 [쥐니어스]", YTN, 2023. 01. 13., https://www.ytn.co.kr/_ln/0104_202301131335012843

[우주 자원 탐사의 미래]

1) 고재원, "지구인이 외계인 될 날 머지 않아...10년 뒤 우주자원 활용 현실화", 동아사이언스, 2023.01.09., https://www.dongascience.com/news.php?idx=57862

2)고재원, “2032년 한국 달 착륙선에 자원 탐사 장비 실어 보낼 것”, 동아일보, 2023.01.09, https://www.donga.com/news/article/all/20230108/117344415/1

3) 임장혁 기획, "전 세계가 다시 달에 가려는 이유 [쥐니어스]", YTN, 2023.01.13., https://www.ytn.co.kr/_ln/0104_202301131335012843