달에 5천만 대한민국 사람이 1,600만년 동안 사용할 산소가 있다?

최근 많은 국가들이 달을 주목하고 있습니다. 달에는 마그네슘, 티타늄, 실리콘과 같은 경제적 가치가 높은 광물들이 아주 많기 때문이죠.  그런데 우리가 달에서 자원을 채취 활동을 하려면 인간이 거주할수 있는 기지를 달에 만들어야 합니다. 하지만 달에 기지를 만들려면 몇 가지 현실적인 문제를 해결해야 합니다. 가장 먼저 해결해야 할 문제는 공기, 바로 산소공급 문제입니다.

대기가 없는 달에 산소가 존재한다고?

사실 달에도 대기가있습니다. 하지만 달의 대기는 매우 얇으며 그나마도 대부분 수소, 네온, 아르곤등으로 이루어져 있죠. 아쉽게도 달의 대기에 산소가 전혀 없습니다. 그래서 산소에 의존하는 생물들은 달에서 호흡을 할 수 없는데요. 이러한 문제는 달에 기지를 만들어야 하는 우리의 입장에서 아주 치명적인 문제라고 할 수 있습니다.

그런데 참 운이 좋게도 달에서도 매우 많은 산소가 발견되었습니다. 다만 달에 존재하고 있는 산소는 지구처럼 기체 형태로 존재하고 있는 것은 아닙니다. 달 표면 전체를 덮고 있는 레골리스라고 하는 흙에 포함되어 있죠. 달의 Regolith는 지구의 흙과는 형태나 특성이 많이 다릅니다.

지구의 흙은 오랜 시간에 걸쳐 생물과 풍화작용에 의해 여러 특성을 가지게 되었습니다. 하지만 달에는 생물이 존재한 적이 없었기 때문에 원시 흙 상태를 유지하고 있습니다. 그런데 놀랍게도 래골리스의 약 45% 정도는 산소로 이루어져 있는 것으로 밝혀졌습니다. 물론 순수한 상태의 산소가 아니라 다양한 광물과 혼합되어 있는 것이죠. 그래서 우리가 Regoligh속 산소를 이용하려면 산소와 섞여 있는 광물을 분리해야 합니다. 산소와 섞여 있는 광물을 제거하기 위해서는 전기 분해 공법을 이용할 수 있습니다. 이 방법은 산소와 섞여 있는 화합물을 고온으로 녹인 다음 전기를 투입하여 산소와 분해하는 방법인데요. 이러한 전기 분해 과정은 지구에서는 쉬운일지만 달이라면 상황은 완전히 달라집니다. 일단 관련 장비를 달까지 운반해야 하고, 장비 운용에 필요한 에너지도 지속적으로 필요합니다. 그런데 도대체 달의 흙에는 얼마나 많은 산소가 있길래 과학자들이 까다로운 과정이 있음에도 고민을 하는 것일까요?

Regolith 속 산소의 양이 무려 80억 인구가 10만 년 사용할 수 있는 양

과학자들은 1세제곱미터의 레골리스에서 대략 630kg의 산소가 함유되어 있을 것으로 추정하고 있습니다. 레골리스의 평균 깊이는 약 10m일 것으로 추정됩니다. 만약 달 지표면의 레골리스를 10m 깊이까지 파고 내려가서 산소를 추출할 수 있다면 그 양은 어느 정도가 될까요?

참고로 NASA는 인간이 하루를 생존을 위해 필요로 하는 산소의 양이 약 800g으로 계산했습니다. 이를 달에서 추출할수 있는 산소의 양을 모두 합산하여 계산해보면 80억 인구가 약 100,000년 동안 호흡할 수 있는 양이고, 우리나라 5천만 인구가 약 1,600만 년간 사용할 수 있는 양의 산소가 달에 존재한다는 결과가 나옵니다. 물론 이론상의 수치이지만 달의 흙에는 어마어마한 양의 산소가 포함되어 있다 사실은 정말 놀라울 따름입니다. 

향후 계획

현재 몇몇 기업들은 달에서 산소를 추출하기 위한 장비를 개발하여 테스트하고 있습니다. 유럽우주국(ESA)은 IRSU미션이라는 이름으로이 장비를 오는 2025년까지 달로 보낼 예정입니다. 달에 산소가 많다고 하더라도 달은 중력이 약하고 대기도 거의 없어 테라포밍 단계까지는 불가능할 것입니다. 하지만 달의 래골리스 속 산소는 인류가 달에 기지를 만들고 다양한 탐사 활동을 할 수 있게 만드는 것에는 넉넉한 양입니다. 또한 우주선에 가동에 필요한 에너지나 식수를 만들어 낼 수 있는 용도로는 얼마든지 활용할 수 있죠. 현재 연구중인 테스트가 무탈하게 진행된다면 달 식민지 계획을 현실로 만드는 시간이 단축될 것으로 기대됩니다.