문빌리지

[과린이를 부탁해] 어린이 과학동아 10월호

인류가 달에 거주하며 연구를 수행하기 위해서는 물이라는 자원이 필수적입니다. 하지만 지구에서 달까지 물을 운반하는 것은 막대한 비용과 무게의 부담이 따르기 때문에, 과학자들은 달 현지에 존재하는 얼음을 활용하는 방안에 주목하고 있습니다. 달의 얼음은 주로 '레골리스'라고 불리는 달의 먼지와 섞여 있는 상태로 존재하며, 이를 효과적으로 채취하고 분리해 내는 기술이 미래 우주 탐사의 핵심 과제로 떠오르고 있습니다. NASA는 달의 레골리스에서 물을 추출하기 위한 혁신적인 아이디어를 공모했으며, 미국의 레드와이어 스페이스가 주목할 만한 성과를 거두었습니다. 달의 얼음은 주로 햇빛이 들지 않는 영구 음영 지역에 위치하여 에너지 확보가 매우 어렵습니다. 레드와이어 스페이스는 운반과 충전을 담당하는 로봇과 실제 채굴을 수행하는 로봇을 한 조로 구성하여, 극한의 환경에서도 지속적으로 작업을 수행할 수 있는 시스템을 제안하며 에너지 공급 문제를 해결하고자 했습니다. 얼음을 직접 채굴하는 방법 외에도 태양풍을 이용해 물의 성분을 만들어내는 과학적 원리도 연구되고 있습니다. 대기가 없는 달 표면에는 초속 450km의 태양풍이 그대로 쏟아지는데, 이 과정에서 태양풍 속의 양성자가 달 암석의 전자와 반응하여 수소 원자를 형성합니다. 또한 태양풍이 암석의 이산화규소 결합을 끊어 산소 원자를 분리해 내면, 이들이 결합하여 물의 주요 구성 성분인 수산기 분자가 만들어진다는 시뮬레이션 결과가 발표되기도 했습니다. 달에서의 거주를 위해 필요한 물의 양은 결코 적지 않습니다. 연구에 따르면 4인 가족이 1년 동안 마시고 작물을 재배하는 데만 약 5.4톤의 물이 필요하며, 이는 1인당 하루 약 4리터에 해당합니다. 식수뿐만 아니라 건설용 콘크리트 제작이나 로켓 연료로 쓰일 수소 추출 등 다양한 용도로 물이 사용되기 때문에, 실제로는 훨씬 더 많은 양의 자원이 확보되어야 합니다. 이러한 수요를 충족하기 위해 현지 자원 활용 기술의 중요성은 더욱 강조되고 있습니다. 대한민국 역시 달 자원 탐사를 위한 여정에 동참하고 있습니다. 우리나라는 달 탐사선을 통해 달 표면의 영상을 촬영하고 자기장을 관측하는 것은 물론, 영구 음영 지역을 정밀 탐사하여 물의 존재를 확인하는 임무를 수행할 예정입니다. 달에서 물을 찾는 과정은 단순히 생존을 위한 수단을 넘어, 인류가 지구를 벗어나 우주로 나아가는 거점을 마련하는 중대한 발걸음이 될 것입니다. 지속적인 연구와 기술 개발은 머지않은 미래에 문 빌리지 건설을 현실로 만들어줄 것입니다.