일본산업뉴스요약

우주에서 물 재이용 효율 향상
JAXA, 달에서의 유인 우주 활동 전망

우주항공연구개발기구(JAXA)는 달이나 화성에서의 유인 우주 활동을 전망하고 물이나 공기를 효율적으로 재생하는 기술 개발을 추진하고 있다. 소변을 음료수로 재생할 수 있는 비율을 90% 가깝게까지 높인 장치를 만들어 실증 시험을 2019년 중에 국제우주스테이션(ISS)에서 시작할 계획이다. 공기에서 이산화탄소(CO₂)를 제거해 산소를 추가하는 장치도 지상에서 성능 시험을 계속하고 있다.

ISS와 같은 유인 우주 활동 거점에는 우주비행사에게 필요한 물이나 공기를 재생 이용해서 폐기물을 처리하는 ‘환경제어∙생명유지시스템’이 있다. 재생 이용해도 부족한 물이나 산소를 지구에서 로켓을 발사해 공급한다.

미국이 주도하고 계획하는 달을 도는 우주스테이션 ‘게이트웨이’나 미래의 달표면 기지는 ISS보다도 지구에서 훨씬 멀다. 때문에 물이나 산소를 수송하는 허들이 더 높아져 재생시스템의 유지관리도 어려워진다.

JAXA는 게이트웨이 등에서의 도입을 목표로 시스템을 개발 중이다. 물 재생에서는 우주비행사의 소변과 땀, 호흡의 수분을 공기에서 회수한 ‘응축수’를 음료수로 사용한다. 물 처리 기업인 구리타공업과 공동으로 소변을 음료용 물로 재생할 수 있는 비율을 86%로 높인 장치를 개발하였다. ISS에서 운용하는 장치의 재생률 약 70%를 웃돌며 소모품의 교환 빈도도 낮췄다.

최대 특징은 물이 포함하고 있는 유기물을 전기분해로 제거한다는 점이다. 섭씨 250도, 50기압이라는 고온고압의 전기분해로 유기물을 분해한다. 증류로 제거하는 ISS 장치와 비교해, 재생률이 높아진다고 한다. 또한, 칼슘 등을 없애는 이온교환막을 자동 세정하는 시스템도 도입해 막의 교환 빈도를 낮췄다. 별도의 공정에서 발생하는 산성과 알칼리성의 액체를 활용해 막을 세정한다.

소규모 실증기를 만들어 연내에 ISS의 일본 실험동 ‘기보’에서 시험할 예정이다. 소변 성분을 재현한 ‘유사 소변’과 우주비행사의 소변을 처리해 미소중력 환경에서 능력을 검증한다. 처리한 물은 지상에 가져와 성분을 분석한다.

실용화는 우주비행사 4명의 물을 처리할 수 있는 장치로 한다. 크기나 무게를 ISS 장치의 4분의 1로 억제, 소변과 응축수를 합친 전체 재생률을 90% 이상으로 높이는 것이 목표다. 현재 지상에서 성능 시험을 계속하고 있다.

공기에서 CO₂를 제거해 물의 전기분해로 산소를 만드는 장치의 성능 시험에도 착수하였다. CO₂는 물의 전기분해에서 발생하는 수소와 반응시켜 메탄과 함께 생기는 물은 재생 이용한다. 폐기물이 되는 우주비행사의 대변이나 식품폐기물에서 수분을 회수하는 시스템도 검토 중이다. 물, 공기의 재생 이용과 폐기물 처리가 일체화된 시스템을 목표하고 있다.

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