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지구가 아닌 곳에 집을 짓는다?
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지구가 아닌 곳에 집을 짓는다?
  • 송영권 기자
  • 승인 2022.09.12 08:00
  • 댓글 0
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NASA가 주관했던 '3D 프린팅 우주 거주지 건축 대회(3D-Printed Habitat Challenge)'
달의 월면토를 이용해서 건출자재를 만드는 연구도 활발
화성에서 산소를 만드는 데 성공한 '목시(MOXIE)'

본격적인 우주시대를 놓고 경쟁이 치열하다. 각종 탐사선 발사는 물론 우주여행의 저변이 넓어지는 등 새롭고 다양한 시도가 이어지는 가운데 이보다 한 단계 높은 다른 행성에 거점을 마련하기 위한 기술들도 개발되고 있다.

완전히 다른 환경과 현실적인 기술 및 비용의 문제로 다른 행성에 거주지를 조성한다는 것은 막연한 공상이나 아주 먼 미래의 일로 치부되곤 했다. 하지만 인류의 모든 기술이 하루아침에 이루어지지 않았듯 유인 탐사와 거주를 위한 적용 가능 기술들도 서서히 선보이고 있는 것이다.

지난 2015년에 시작되어 2019년에 종료된 미 항공우주국(NASA) 주최의 '3D 프린팅 우주 거주지 건축 대회(3D-Printed Habitat Challenge)'는 우주에 인류의 또 다른 거주지를 만들기 위한 대표적인 시작 단계라고 볼 수 있다. 대회는 달과 화성에서 구할 수 있는 재료로 실제로 생활 가능한 우주인용 주거지를 제작하는 기술을 놓고 경쟁하는 것이었다.

'마샤(MARSHA)'의 제작 모습과 'AI 스페이스팩토리 팀', 마샤의 개념도 / glocomp, AI 스페이스팩토리 홈페이지 갈무리
'마샤(MARSHA)'의 제작 모습과 'AI 스페이스팩토리 팀', 마샤의 개념도 / glocomp, AI 스페이스팩토리 홈페이지 갈무리

최종 우승은 'AI 스페이스팩토리' 팀에게 돌아갔는데 이들은 현무암과 생물 고분자 물질을 합성한 친환경 3D 페인트로 만든 '마샤(MARSHA)'를 선보였다. 하루 10시간씩 3일에 걸쳐 3D 프린터를 통해 완성된 마샤는 실현성과 건물의 완성도를 인정받아 콘크리트를 활용한 펜실베이니아 주립대 팀을 제치고 우승을 차지했다.

월면토로 만드는 벽돌 'KLS-1' 개념 / 한국건설기술연구원 논문 발췌
월면토로 만드는 벽돌 'KLS-1' 개념 / 한국건설기술연구원 논문 발췌

이와 유사한 개념으로 달의 흙, 즉 월면토를 이용해서 건축재료를 만드는 방법도 시도되고 있다. 우리나라 한국건설기술연구원은 강원도 철원 등지에서 발견한 현무암을 가공해 월면토를 만드는 것을 시도, 아폴로 14호가 달에서 가져온 월면토와 화학성분이 80% 이상 유사한 인공월면토를 만들어냈다. 그리고 이를 일종의 전자레인지에 구워 벽돌(KLS-1)로 만드는데 성공했다.

그런가 하면 유럽우주국(EAS)은 월면토를 이용해 벽돌을 만들고 지구의 흙보다 많은 열을 저장하는 특성을 이용해서 전기를 얻는 연구를 진행하고 있다. 최근 델라웨어 대학의 연구팀은 국제저널<우주 연구의 발전(Advances in Space Research)>에 게재한 논문을 통해 달과 화성의 인공토양에 규산나트륨을 더해 시멘트 벽돌을 만드는 방법을 제시하기도 했다.

공간만 건설한다고 거주할 수 있는 것은 아니다. 인간에겐 반드시 산소가 필요한데 매사추세츠공대(MIT)에서는 화성의 환경에서도 낮과 밤, 계절 변화와 상관없이 산소를 만들어 낼 수 있는 기술을 개발했다.

(왼쪽) 화성 산소 ISRU 실험(MOXIE)—인간의 화성 탐사를 위한 준비 (오른쪽) 목시 구조 / 사이언스 홈페이지 갈무리
(왼쪽) 화성 산소 ISRU 실험(MOXIE)—인간의 화성 탐사를 위한 준비 (오른쪽) 목시 구조 / 사이언스 홈페이지 갈무리

국제학술지 〈사이언스 어드밴시스(Science Advances)〉를 통해 발표된 내용에 따르면 화성 로버 '퍼서비어런스(Perseverance)’호에 실어보낸 화성 현지자원 활용 산소실험 장치 '목시(MOXIE, Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment)'를 다양한 조건에서 7번의 가동을 실시한 결과 시간당 6g의 산소를 생성하는데 성공했다. 그리고 이는 나무 한 그루가 광합성을 통해 내뿜는 산소의 양과 비슷하다고 설명한다.

목시는 화성의 대기를 빨아들여 오염물질을 거르고 압축하는 과정을 거쳐 전기화학적으로 산소(O)와 일산화탄소(CO)로 분해한다. 이어 이렇게 생성된 산소 이온을 호흡에 활용할 수 있는 산소 분자로 만들어 방출하는 방식으로 구성되어 있다.

연구팀 부책임자 제프리 호프만(Jeffrey A. Hoffman) 교수는 "다른 행성의 표면에 있는 자원을 유인 탐사에 유용하도록 화학적으로 변환할 수 있다는 점을 처음으로 보여준 역사적인 사례"라고 의미를 부여하면서 "유인 탐사에 갖춰야 할 부담을 낮추고 현장에서 만들어 쓸 수 있는 것을 현장에서 구하는 것은 게임에서 유리한 고지를 점령하는 것"이라고 평가했다.

케미컬뉴스 송영권 기자



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