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인공위성과 로켓을 만들어 발사하고, 유인 달 탐사를 위해 우주인에게 꼭 필요한 물을 만드는 미션에 도전한 청소년들이 있습니다. 바로 탐험대학 학생들이죠! 지난 7월 27일과 8월 3일, 대전에
위치한 한국항공우주연구원과 카이스트에서 탐험대학 학생들이 과학자들도 풀기 어려운 우주개발 미션에 도전했습니다. 과연, 그 결과는 어땠을까요?
달에서 물을 만들어라!
“달 착륙 50주년을 맞아 미국항공우주국은 2024년, 다시 달에 사람을 보내겠다고 밝혔어요. 이를 위해서는 달 자원 활용이 중요해요. 필요한 물자를 다 지구에서 갖고 갈 순 없거든요.”
7월 27일 한국항공우주연구원에서 만난 로켓 박사 임석희 멘토님은 달 자원 활용에 대해 이야기를 하시며 지난해 미국 하와이대학교 연구팀이 달의 남북극 지역 크레이터 표면에 많은 양의 얼음이 있다고 발표한 연구를 소개했어요. 그리고 “이 얼음을 활용해 우주인이 쓸 물을 만들 수 있다”며, 물 정화장치 만들기를 미션으로 주셨지요. 책상 위에는 흙과 물이 섞인 얼음 덩어리들과 함께 저울, 비커, 커피 필터, 활성탄 등이 놓여 있었어요.
“자, 이제 준비된 재료를 활용해 조별로 물 정화장치를 만들어 보세요!”
임석희 멘토님이 미션 시작을 알리자 학생들은 물 정화장치를 만든 뒤, 얼음의 무게를 재고 걸러지는 물의 양을 측정했어요. 그리고 달에서 사용할 물을 얻으려면 얼마나 많은 얼음을 채굴해야 하는지 계산해 봤지요. 심서현 학생(고양 백마초)은 “직접 만든 정화 장치를 통해 500g의 얼음에서 모은 물의 양은 총 480ml”라며, “달에서 살 때 하루 동안 물을 47L 사용한다고 가정하면 얼음을 약 49kg 채굴해야 한다”고 말했어요. 이어 “사전 미션을 통해 조사된 하루 물 사용량은 400~500L로, 이만큼 물을 만들려면 달에서 엄청난 양의 얼음을 채굴해야 한다”며 “물을 아껴 써야 한다는 생각이 들었다”고 말했답니다.
초소형 로켓과 인공위성을 발사하라!
“이곳이 바로 ‛페리지항공우주로켓’의 비밀 기지입니다!”
8월 3일, 탐험대학 학생들이 가장 먼저 도착한 곳은 페리지항공우주로켓의 격납고예요. 격납고에는 제트엔진, 3D프린터와 슈퍼컴퓨터 그리고 2020년 여름 발사를 목표로 개발 중인 초소형 발사체가 누워 있었어요. 그런데 이런 초소형 발사체는 왜 필요할까요?
“과학기술이 발전하면서 지구 관측이나 우주 탐사에 필요한 기술을 검증하기 위해 수많은 초소형 인공위성들이 발사되고 있어요. 박재필 대표님이 바로 초소형 인공위성을 만드시는 분이에요. 저는 초소형 발사체가 보다 많은 초소형 인공위성을 발사하는 데 걸림돌을 없애고 우주 개발에 중요한 역할을 한다고 생각해요.”
페리지항공우주로켓의 신동윤 멘토님의 설명을 듣고 학생들은 카이스트로 이동했어요. 이곳에서 위성 팀과 로켓 팀으로 나뉘어 각각 미션에 도전했지요. 먼저 로켓 팀은 다양한 형태의 노즈콘(로켓 맨 앞의 뾰족한 부분)과 꼬리날개, 로켓 몸체 등의 재료를 활용해 로켓을 만들었어요.
“로켓은 과산화수소를 연료로 사용하며, 최대 마하 0.7(음속의 0.7배)의 속력을 내는 것이 목표예요. 발사하다가 로켓이 균형을 잃고 거꾸러지지 않도록 노즈콘의 모양과 로켓 몸체의 무게중심, 그리고 꼬리날개의 모양 등을 충분히 고려해 만들어 주세요.”
학생들이 신동윤 멘토님과 함께 만든 로켓은 8월 31일 경기도 시흥시에 위치한 시화호에서 날려볼 예정이에요. 김도희 학생(부천 일신중)은 “로켓 발사 시 항력을 뚫고 자세가 흐트러지지 않게 나아가도록 하기 위해, 노즈콘에 돌을 넣어 무게중심을 맞췄다”며 발사에 성공할 것이라는 자신감을 내비쳤어요.
한편, 위성 팀은 나라스페이스테크놀로지의 박재필 대표가 준비한 캔샛(캔 모양의 초소형 인공위성)을 만들어 보았어요. 작은 캔샛 속에는 컴퓨터와 통신을 하기 위한 안테나를 비롯해 카메라와 온도, 고도, 기압을 측정하는 센서, 컴퓨터 기능을 하는 라즈베리파이, 메모리 카드 등이 들어 있었어요. 학생들은 부품들을 꼼꼼히 조립해 캔샛을 완성했지요. 그리고 캔샛이 제대로 작동하는지 확인하기 위해 헬륨풍선에 묶어 20m 상공에 띄워 보았답니다.
“와! 위성에 찍힌 우리 얼굴이 컴퓨터에 나와요!”
캔샛이 지상 노트북과 통신하는 것을 확인하며 하루종일 우주 탐험도 막을 내렸어요. 정동건 학생(수원 망포중)은 “탐사 후 미션으로 스마트팜에 활용할 수 있는 기상관측용 캔샛을 구상해 보았다”며, “큰 위성과 달리 캔샛은 동네별 실시간 기상 상황을 바로 측정할 수 있어 유용할 것”이라고 말했어요. 이어 “탐험대학에서 사전 미션부터 애프터 미션까지 주제에 대해 확실히 조사하고 생각을 정리할 수 있어 많은 걸 배우고 있다”고 소감을 밝혔답니다.
