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자료 : ISERI 제공
우주개발을 하는 몇 가지 이유
우주 개발에 관심을 두는 첫 번째 목적은 ‘우주 이민’이다. 이미 지구는 환경오염, 기후 변화로 멸종됐거나 위기에 빠진 종들이 많다. 인간에게도 대안이 필요해지고 있다. 또 운석충돌의 위험은 항상 잠재적으로 있기에 지구 밖에 삶의 터전을 마련할 필요도 있다.
둘째는 ‘자원 확보’다. 지구 주위에서 발견된 소행성 숫자만 해도 9000여 개다. 소행성에는 물, 백금 같은 각종 자원이 풍부한 것으로 알려졌다. 소행성을 우주에서 포획해 개발할 수 있다면, 물은 우주에서 식수, 수소 연료 등으로 귀중하게 사용할 수 있고 금속 자원은 지구로 보내거나 우주개발에 활용할 수 있다. 또 달에는 화석연료의 10배 에너지를 보유하는 헬륨-3가 약 100만t가량 있는 것으로 추정된다. 달에서 헬륨-3가 개발된다면 지구에서 1만 년 동안 사용할 에너지가 해결될 것으로 예측된다.
셋째는 우주 먼 곳으로 가기 위한 발판을 확보하기 위해서다. 지구 궤도 밖에서 추진연료를 재충전할 수 있다면 발사체 크기와 비용을 크게 줄일 수 있다. 이 때문에 우주 엘리베이터, 소행성 및 행성 우주자원 개발을 통한 우주선 연료의 중간급유가 강조되고 있는 것이다. 우주 공간에서의 중간급유가 현실화 되면 달을 전초기지로 화성 또는 더 먼 우주를 탐사하는 게 유리해진다.
‘달기지’는 화성 정착을 위한 전초기지
화성은 물, 생명, 대기의 존재 가능성이 커 인류가 살 수 있는 우주 정착지의 최우선 후보로 꼽힌다. 하지만 현재 우주 기술로는 쉽게 가기 어렵다.
따라서 실제로 화성 유인탐사는 인류가 우주 공간에서의 자원개발, 자원활용, 생활에 대한 시험 및 확신이 있을 때 가능할 것으로 보이며, 우선 국제우주정거장과 달 기지가 테스트 베드가 될 것으로 기대된다.
달 기지에는 착륙장, 도로, 달 자원 채취 플랜트, 인간 거주 시설, 태양에너지 발전시설 등이 필요하다. 달 기지를 어떻게 건설할지에 대해서 아직 명확한 방법은 나오지 않았지만 달 토양을 바탕으로 자재 및 구조를 제작해야한다는 것은 명백하다.
이태식 교수가 이끄는 국제우주탐사연구원(ISERI)은 토목공학을 기초로 달기지 건설 및 우주탐사 기술을 개발하고 있으며 NASA와 협력관계를 구축하고 있다. 현재 ISERI는 달의 부드러운 토양, 경사면 및 장애물 등의 극한지형을 탐사할 수 있는 새로운 형식의 로버, 달과 같은 저중력에서 굴착을 할 수 있는 드릴링 및 앵커링 기술, 이를 시험할 수 있는 달 복제토인 ‘Korea Hanyang Lunar Simulant-1 (KOHLS-1)’등을 개발해 연구하고 있다. 또 재료의 특성을 이용해 3D프린팅과 같은 자동화 시공법도 연구개발 중이다.
달기지 기술, 지구로 되돌아 오다
달기지 건설을 위한 기술은 우주에서만 쓰이는 것은 아니다. 이미 우리가 편리하게 사용하고 있는 통신위성, 위성항법장치(GPS), 자기공명영상(MRI), 선글라스, 무선 전기드릴은 우주탐사 또는 우주 비행을 위해 개발된 것이었다. ISERI가 연구 중인 루나 콘크리트(Lunar Concrete)와 3D 프린팅 기술은 개발 도상국에서 현지 자원을 활용해 집을 싸게 지을 수 있는 기술로 발전시킬 수 있다.
달에서 에너지를 얻기 위해 개발한 태양광 발전도 산업 현장에 활용할 수 있다. 200km 길이의 도로에 지붕을 덮고 태양광 집열판을 설치한다면 1000MW급 원자력 발전소만큼 전기를 생산해 낼 것으로 보인다.
우주 탐사 기술은 여러 학문이 융합한 ‘빅 엔지니어링’
달탐사를 포함해 우주탐사와 같은 극한환경에서 지속적으로 탐사를 하기 위해서는 항공우주공학만이 아닌 전자, 기계, 화학, 토목, 컴퓨터, 생물, 로봇 같은 여러 학문이 협업, 융합해 서로를 이해하고 적용해야 한다. 이 때문에 우주 개발 기술을 ‘빅 엔지니어링(Big Engineering)’이라는 통합적 접근이 필요하다.
사업도 중요하지만 더 필요한 것은 인재다. 실질적인 융합이 필요한 빅 엔지니어링 개념을 활성화하고 교과과정에도 반영해야 한다. 정약용, 미켈란젤로, 다빈치와 같은 다방면에 대한 이해와 통찰을 가지고 인류의 발전에 기여할 프로젝트 관리자, 공학자, 정책입안자의 육성이 필요한 시기다.
에디터 김규태 | 글 이태식 ISERI 원장(한양대 건설플랜트공학과 교수), 장병철 ISERI 연구원
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우주기지 만드는 빅 엔지니어링
이미지 출처 | ISERI, 일러스트 | 박장규
