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우주 자원 개발, 핵심은 물
달을 화성으로 진출하기 위한 보급 기지로

최근 우주 자원 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 특히 주목 받고 있는 곳은 달이다. 2017년, 트럼프 대통령이 달 유인탐사 재개 계획을 발표, 중국도 적극적으로 달 탐사 계획을 추진하고 있다. 민간의 우주 벤처기업들도 새로운 사업 기회를 찾기 위해 달 탐사를 추진하고 있다. 달의 자원을 개발해 화성 등 더 멀리 있는 행성에 진출하는 발판으로 삼으려는 목적이다.

“우주의 자원 개발 중 첫째는 물이다”. 우주 자원에 대해 잘 알고 있는 미야모토(宮本) 도쿄대학교수는 이렇게 설명한다. 자원이라고 하면 보통 석유 등의 에너지 자원이나 금속 등 광물을 연상하지만, 왜 물인 것일까? 그 이유는 로켓 연료로써 이용 가치가 높기 때문이다.

-- 산소와 수소로 --
현재 주요 로켓 연료는 액체 수소와 액체 산소로, 이 두 개가 로켓의 연소실에서 혼합되어 연소되고, 여기서 분출되는 가스의 힘으로 로켓은 앞으로 나아간다. 물을 전기 분해하면 수소와 산소가 만들어지기 때문에 물의 개발을 통해 로켓 재료를 확보할 수 있다.

지구에서 발사되는 로켓의 무게에서 차지하는 연료의 비중은 크다. 일본의 H2A로켓에서는 1단계와 2단계를 모두 합한 액체 연료의 무게는 118톤이며 여기에 고체 로켓 부스터도 필요하다. 이에 반해 대기권 밖으로 나가 달에 보낼 수 있는 화물은 2.5톤에 불과하다.

우주에서 사용되는 로켓 연료를 지구에서 가지고 가는 것은 너무 비효율적이다. 달에서 물을 채취해 연료로 사용할 수 있게 된다면 지구에서 일부러 운반할 필요가 없어 우주 개발의 효율성을 비약적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.

달에서의 자원 개발이 주목 받는 것은 달이 통과점 역할을 하기 때문이다.  3월에 도쿄대학에서 열린 워크숍 ‘달 기지 건설 및 우주 자원 활용을 위한 법 정책 스트라테지’에서는 미국의 우주 정책을 논의하는 미국우주회의의 페이스 사무국장이 강연. 미국의 달에 인류를 보내는 새로운 계획에 대해 ‘달과 화성 탐험은 이전부터 지향해왔다. 이번 계획의 새로운 점은 국제적 협력을 통해 많은 나라들이 참가한다는 것이다”라고 설명했다.

미국은 화성으로의 유인 탐사를 2030년대에 실현할 계획이다. 민간기업인 미국의 스페이스X는 이보다 빠른 2024년의 실현을 목표로 하고 있다. 보다 먼 화성으로의 유인 탐사를 실현하기 위해 지구에서 모든 자재를 로켓과 함께 쏘아 올리는 것은 비용이 많이 든다. 미국은 국제적 협력을 통해 중간 지점인 달에서의 자원 개발, 그 중에서도 물의 개발을 계획하고 있다.

지금까지의 탐사에서 탐사기가 상공에서 수집한 데이터 분석으로 달에 일정 양의 물이 존재할 가능성이 제기되어왔다. 2010년에는 아폴로우주선이 채취해온 달의 암석을 최신 기술로 분석한 결과, 암석에 작은 양이지만 물이 포함되어 있다는 사실도 알게 되었다.

특히 달의 북극과 남극에 물이 존재 가능성이 높을 것으로 기대되고 있다. 북극과 남극에는 달의 충돌구(Crater) 벽 등의 그림자에 영원히 태양의 빛이 닿지 않은 극저온 장소가 있고, 이곳에 얼음이 남아 있을 수 있다는 것이다. NASA는 2009년, 남극 부근의 충돌구에 탐사기를 충돌시켜 거기서 분출된 물질로 인해 반사된 빛을 분석, 상당한 양의 물이 존대할 가능성이 높다고 밝혔다. 하지만 상공에서의 탐사만으로는 어디에 얼마만큼의 물이 있는지를 정확하게 알 수 없어 실제로 달에 착륙해 확인할 조사가 중요한 것이다.

-- 탐사 계획 추진 중 --
최근 특히 주목 받는 것은 중국의 동향이다. 중국은 이미 2013년에 미국과 구소련에 이어 달에 탐사기를 착륙시켰고, 탐사차를 이용한 탐사에도 성공했다. 또한 최초의 달 뒷면 탐사 계획도 추진 중으로, 5월에는 그 준비를 위한 통신 위성을 발사했다. 달 뒷면은 항상 지구의 반대편을 향해 있어 직접적인 통신이 불가능하기 때문에 통신을 중계하는 위성이 필요하다. 인도도 올해, 인도 최초의 달 착륙을 목표로 하고 있다.

기업들의 움직임도 활발하다. 일본의 우주 벤처기업, ispace(도쿄)의 하카마다(袴田) 대표는 도쿄대학 워크숍에서 “우주 인프라에 대한 의존도가 높아졌다. 우주 인프라를 유지하기 위한 우주 자원 활용이 중요하다”라고 지적. 30kg의 화물을 정기적으로 달에 운반하는 착륙선의 컨셉트 모델을 개발 중이라고 설명했다.

혜성도 미래 자원으로서 기대를 모으고 있다. 혜성의 거의 대부분이 물 등의 휘발성 성분으로 이루어져 있기 때문이다. 미야모토 교수는 “우주에 존재하는 물을 이용해 자유롭게 왕래할 수 있게 된다면 소행성 등에 있는 금속 자원도 이용할 수 있게 될 것이다”라며 기대감을 나타냈다.

하지만 일본의 달 탐사는 2009년에 운영을 마친 달 궤도의 선회 탐사 위성인 ‘가구야(SLENE)’로 성과를 냈지만 그 이후엔 정체 기미이다. 민간을 포함, 앞으로 어떻게 존재감을 발휘해나갈 것인지가 과제이다.

 -- 끝 --