d라이브러리

미국 공대생이 우주복을 뒤덮은 달 먼지를 98% 이상 제거할 수 있는 기술을 개발했다. 

미국 워싱턴주립대 에너지용 수소특성연구소 연구팀은 달 미세먼지를 98.4% 제거하는 액체 질소 스프레이를 개발해 ‘우주항공학’ 2월 10일자에 공개했다. ^{doi: 10.1016/j.actaastro.2023.02.016}

인류가 달 표면에 첫 발을 내딛은 지 50년이 지났지만 달 먼지는 여전히 골칫거리다. 달 토양에서 비롯된 먼지는 우주복에 달라붙어 쉽게 제거되지 않기 때문이다. 

입자가 고운 달 먼지는 착륙선의 엔진이나 전자장치에 들어가 고장을 일으킬 수도 있고, 우주복을 재착용하기도 어렵게 만든다. 우주비행사들의 폐 손상, 알레르기 반응을 유발할 수 있다는 우려도 있다. 

연구팀은 ‘라이덴프로스트 효과(Leidenfrost effect)’를 이용해 액체 질소로 달 먼지를 제거하는 방법을 고안했다. 라이덴프로스트 효과는 어떤 액체가 그 액체의 끓는점보다 훨씬 더 뜨거운 부분과 접촉했을 때, 액체가 빠르게 끓으며 증기로 이뤄진 단열층이 만들어지는 현상이다. 가령 차가운 물을 매우 뜨거운 프라이팬에 쏟으면 라이덴프로스트 효과로 단열층이 생기면서 물방울들이 마치 프라이팬 위를 떠다니듯 움직인다.

연구팀은 액체 질소가 상대적으로 온도가 높은 달 먼지에 닿았을 때 먼지 입자가 구슬처럼 뭉치며 질소 증기 위로 떠다니듯 움직인다는 사실을 알아냈다. 

이를 이용하면 달 먼지를 쉽게 제거할 수 있었다. 달 먼지는 평균 98.4% 제거됐으며, 10μm(마이크로미터･1μm는 100만 분의 1m) 미만의 입자는 95.9% 제거됐다. 액체 질소 스프레이는 지구 대기보다 우주 환경과 유사한 진공에서 더 효과적으로 작동했다.

액체 질소 스프레이를 이용해서 먼지를 털면 우주복 손상도 덜했다. 일반적인 솔은 한 번만 사용해도 우주복에 손상이 발생했지만, 액체 질소 스프레이는 75회 실시했을 때에야 손상이 나타났다. 

이안 웰스 미국 워싱턴주립대 기계및재료공학부 4학년생을 필두로 한 연구팀은 “달 먼지 입자와 액체 질소의 복잡한 상호작용을 완전히 이해하기 위해 모델링 연구를 진행 중”이라고 밝혔다.