[와우! 과학] 달에 인류의 기지를…달 표면서 산소 추출할 수 있다?

미 항공우주국(NASA)은 반세기 만에 다시 달에 우주 비행사를 보내고 달 궤도에 영구적인 기지를 건설할 계획이다. 달 궤도 정거장인 루나 게이트웨이는 NASA의 주도하에 여러 나라가 참가해 건설할 예정이며 달 재착륙 임무인 아르테미스 III 임무는 2024년 실행을 목표로 준비 중이다. 하지만 달 유인기지를 건설하고 유지하기 위해서는 많은 자원이 필요하다. NASA와 유럽우주국(ESA)의 과학자들은 달 현지에서 기지 건설과 유지에 필요한 자원을 조달하는 방법을 연구 중이다.

달 표면에는 암석이 작은 운석 충돌에 의해 부서진 작은 모래와 먼지인 레골리스(Regolith)가 풍부하다. 레골리스는 지구의 토양처럼 유기물과 수분, 미생물이 없는 순수한 암석 가루라고 할 수 있다. 따라서 물을 추출하기는 어렵지만, 산소는 추출할 수 있다. 지구의 광물과 마찬가지로 산소와 결합한 광물이 풍부하기 때문이다. 이 산소를 추출한다면 우주 비행사가 필요로 하는 산소는 물론 우주선 연료 등 다른 목적에 사용할 산소를 충분히 공급할 수 있다. 문제는 다른 원소와 단단히 결합한 산소를 분리하는데 많은 에너지가 든다는 것이다.

ESA의 지원을 받은 글래스고 대학 연구팀은 달의 레골리스에서 산소를 더 쉽게 분리하는 방법을 연구했다. 단순히 열을 가해서 레골리스에서 산소를 추출하는 경우 섭씨 1600도의 높은 열이 필요하다. 연구팀은 용융염 전기분해(molten salt electrolysis) 방식을 사용해서 섭씨 950도 정도의 온도에서 산소를 효과적으로 추출하는 방법을 개발했다. 이 방법을 사용하면 50시간 동안 달의 레골리스가 지닌 산소의 96%를 추출할 수 있다. 좀 더 경제적인 방법으로 15시간 동안 75%를 추출하고 나머지는 버리는 방법도 있다.

연구팀은 이 방법으로 달 표면에서 사실상 무제한으로 산소를 공급하는 것은 물론 남은 부산물을 가공해 필요한 금속 성분을 쉽게 추출할 수 있다고 주장했다. 모의 레골리스(사진에서 왼쪽)를 이용해서 산소를 추출하고 나면 금속 성분이 풍부한 부산물(사진에서 오른쪽)이 얻어지기 때문이다. 이를 2차로 가공하면 유용한 금속 성분을 얻을 수 있다.

다만 이런 연구가 의미가 있으려면 인류가 실제 달 표면에서 기지를 건설하고 자원을 채취해야 한다. 아직은 미래의 일이지만, NASA와 국제 협력 파트너들이 진행하는 달 재착륙 및 탐사 프로젝트가 성공하면 그 미래는 한층 더 가까워질 것으로 예상된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com