우주에서 우리는 무엇을 할 수 있을까요? 광주과학기술원(GIST)에서 어린이 우주 기자단에게 미국항공우주국(NASA)과 함께 우주에서 지구의 물을 연구하는 법을 알려 줬어요. 막연히 상상만 했던 우주가 한 발짝 가까워진 현장 속으로, 출발!

1500여 명이 함께하고 있는 어린이 우주 기자단은 코오롱, 광주과학기술원, 한국항공우주연구원, 한국항공우주산업, 보령, 텔레픽스, 한국천문연구원, 한국과학기술원 우주연구원이 후원합니다.

어린이 우주 기자단 장준우, 주은재, 이재희, 김지아, 이현서, 김시윤, 박한별, 김하준(뒷줄 왼쪽부터)

▲어린이과학동아

➊➋ GIST 환경·에너지공학과 김형록 교수의 강연을 듣고 질문하는 어린이 기자들.
➌ 어린이 기자들에게 물 순환에 대해 설명하는 김형록 교수.

▲NASA

NASA가 지구의 토양 수분을 측정하기 위해 2015년에 발사한 인공위성 스맵.

지구의 물, 우주에서 관리한다

광주과학기술원(GIST)은 우주 시대를 대비해 우주 기술 개발에 앞장서 온 연구 기관이에요. 다양한 학과가 모여 우주를 연구하는 우주레이저연구센터와 미래우주항공연구센터(G-STAR)가 있지요. 이 센터들은 인공위성과 우주 로봇, 우주 시대에 필요한 레이저 기술 등을 개발해요. 또 환경·에너지공학과는 우주에서 지구 환경을, 기계공학부에선 국제우주정거장 내 로봇의 자율비행 기술을 미국항공우주국(NASA)과 함께 연구합니다.

GIST 환경·에너지공학과 김형록 교수는 5월 17일 어린이 우주 기자단을 만나 “NASA는 인공위성을 더 잘 활용하기 위해 GIST와 협력해서 연구를 하고 있다”고 말했어요. 김형록 교수가 말한 인공위성은 바로 지구의 물 순환을 연구하기 위해 NASA가 만든 인공위성, 스맵(SMAP)입니다.

물 순환은 우리 지구에서 다양한 형태로 존재하는 물의 흐름을 뜻해요. 바다나 강의 물은 액체이지만, 꽁꽁 얼면 빙하나 만년설 같은 고체가 됩니다. 태양이 내리쬐면 수증기가 되어 하늘로 올라가 기체가 되기도 하지요. 이런 물의 순환이 어떻게 이뤄지는지 연구하면 가뭄이나 홍수 등 재해가 발생했을 때를 대비해 물을 관리할 수 있어요. 그래서 NASA를 비롯해 세계의 많은 우주항공 연구기관들은 우주에서 지구의 다양한 물을 관측하기 위한 인공위성을 개발했어요.

➊ 어린이 기자들이 토양 수분 측정 장치를 바라보고 있다.
➋ 토양 수분 측정 장치는 마이크로파를 감지하는 센서를 달고 회전하며 토양 수분을 측정한다.

보이지 않는 물 찾는 방법

인공위성을 쓰는 건 지하수, 토양이나 식물이 머금은 물처럼 보이지 않는 물을 관측하기 위해서예요. 숨은 물을 파악하면 물의 순환을 예측할 수 있어서 재해 대비나 기후 변화 연구에 도움이 돼요.

2015년 NASA는 지구의 토양 수분을 관측하는 인공위성 스맵을 발사했어요. 스맵은 평균 2~3일에 한 번 지구 전체의 토양 수분을 측정해요. 그런데 인공위성이 측정한 토양 수분값이 정확한지 확인하려면, 지상에서도 인공위성이 지나간 위치에서 수분을 측정한 후 비교해야 해요. 그래서 NASA는 전 세계 약 20곳에 토양 수분 측정 장비를 설치해 놓고 결과를 모아요. 우리나라에는 유일하게 GIST에 토양 수분 측정 장치 ‘엘바라(ELBARA)-III’가 있지요.

김형록 교수는 어린이 기자들에게 ‘엘바라-III’를 보여 줬어요. ‘엘바라-III’는 높은 곳에서 회전하며 주변에 있는 토양 수분을 측정하는 중이었어요. 이 장비는 토양에서 자연적으로 나오는 마이크로파를 관측해 수분 양을 측정해요. 토양 수분이 많을수록 마이크로파를 더 많이 흡수하기 때문에, 간접적으로 토양 수분의 양을 알 수 있어요.

이 센서를 가볍게 만들어 드론에 매달아 날려 보내면, 땅에 고정된 장치보다 넓은 범위를 관측할 수 있어요. GIST에선 ‘엘바라-III’와 드론으로 얻은 토양 수분 데이터를 NASA와 함께 연구합니다.

스맵 외에도 많은 인공위성이 지구에 숨어 있는 물을 찾고 있어요. NASA와 독일항공우주센터가 개발해 2002년 발사한 인공위성 그레이스는 땅 아래 물의 양에 따라 달라지는 중력을 이용해 전 세계의 지하수를 측정했어요. 김하준 어린이 기자는 “미션을 통해 드론과 인공위성으로도 지구의 물을 측정할 수 있다는 것을 처음 알았다”고 말했어요.

같은 날 ‘제2회 GIST 과학상상 어린이 미술대회’도 열렸어요. 240명의 참가자 가운데 어린이 기자단도 있었지요. 손으로 물감을 발라 울퉁불퉁한 달 표면을 표현한 이재희 어린이 기자가 금상을 받았어요. 김지아 어린이 기자는 은상, 김시윤·박한별·주은재 어린이 기자는 장려상 등에 선정됐습니다. 이날 우주 연구 동아리인 행성탐사연구소가 로켓 엔진을 시험 점화해 보이기도 했어요. 김시윤 어린이 기자는 “토양의 수분을 감지하는 방법을 알려준 강연이 제일 흥미로웠고, 어른이 되면 GIST에서 연구해 보고 싶다”고 소감을 전했습니다.

➊ ‘제2회 GIST 과학상상 어린이 미술대회 우주를 그리다’에서 금상을 수상한 이재희 어린이 기자의 그림.
➋ 은상을 수상한 김지아 어린이 기자의 그림. ➌ 우주 상상화를 그리는 어린이 우주 기자단.

➍ 토양 수분을 측정하는 드론.

➎ 우주 연구 동아리인 GIST 행성탐사연구소가 로켓 엔진을 시험 점화해 보였다.

2등만 한 대화학자 셸레