유럽 연구진, 모의 실험해 증명

‘태양광 역할’ 이산화탄소 레이저
인공 토양 융해하고 굳혀 길 조성
달 착륙장 포장·시설 구축 실마리

빛 모으는 렌즈만 지구서 조달
비용 낮아져 효율적 우주 개발
태양계 근처 거대 행성도 발견

지구에서 평균 거리 38만 4400㎞, 지구 크기의 4분의1, 지구 질량의 81분의1.

‘바람이 서늘도 한’ 맑은 가을밤 뜰 앞에서 고개를 들면 토끼와 계수나무가 있을 것만 같은 ‘달’이다. 태양계 세 번째 행성 지구의 유일한 위성인 달은 인류의 시작부터 동경의 대상이었다. 동서양의 많은 전설과 신화 속 주인공으로 등장했고 문학작품이나 영화 속 소재로 다뤄졌다.

1969년 7월 20일 미국 아폴로 11호가 인류 최초로 달 착륙에 성공하면서 달은 신화와 문학 속 미지의 장소가 아닌 과학의 영역이 됐다. 이후 1972년 12월 7일 아폴로 17호의 달 착륙을 마지막으로 달에 관한 관심은 시들해졌다. 그러다가 최근 우주 선진국을 중심으로 달은 화성과 함께 인류가 거주할 수 있는 ‘제2의 지구’로 다시 주목받고 있다. 미국 항공우주국(NASA)은 달 표면에 인간이 상주할 수 있도록 하는 ‘우주 기지’ 건설 계획을 추진하고 있으며 유럽우주국(ESA)도 인간이 거주할 수 있는 ‘달 도시’ 계획을 공개했다.

그렇지만 달에 사람이 살기 위해서는 해결해야 할 문제가 적지 않다.

우선 ‘물’을 확보해야 한다. 식수로는 물론 작물 재배, 전력 공급에 필요한 연료전지로 활용될 수 있기 때문이다. 이와 함께 해결해야 할 또 하나의 문제는 달 탐사선이 뜨고 내릴 수 있는 착륙장과 운송을 위한 도로 같은 인프라 구축이다.

중력이 지구보다 낮은 달에서는 흙먼지가 일어나면 가라앉지 않고 계속 떠다니면서 각종 장비에 손상을 줄 수 있다. 원활한 이동과 물류 운송을 위해서는 도로 건설도 중요하다. 인프라 구축을 위한 자재를 지구에서 가지고 가는 것은 큰 비용이 들기 때문에 최대한 현지에서 조달할 수 있는 재료를 써야 한다.

이에 독일 알렌대 기계·재료공학과, 알렌 재료연구소, 연방 재료연구·시험연구소(BAM), 벨트라움 재료물리연구소, 클라우스탈공과대, ESA 공동 연구팀은 달의 토양을 녹여 포장도로와 착륙장을 만들 수 있는 방법을 찾았다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 10월 13일자에 실렸다.

연구팀은 태양 복사에너지로 달의 흙과 돌을 녹여 시멘트나 아스팔트처럼 단단한 물질로 만드는 시뮬레이션을 했다. 이를 위해 ESA에서 달 환경 실험을 위해 개발한 달 표토와 비슷한 인공 토양 EAC-1A를 태양광 에너지를 대신한 이산화탄소 레이저로 녹여 굳히는 실험을 했다.

그 결과 지름 45㎜의 레이저 빔을 사용해 흙을 녹인 뒤 굳혀서 삼각형 모양의 작은 도로를 만드는 데 성공했다. 연구팀의 계산에 따르면 달에서는 레이저 대신 약 2.37㎡ 크기의 태양광 집광렌즈를 사용하면 된다. 렌즈는 지구에서 운반해 가야 하겠지만 모든 재료와 장비를 싣고 가서 조립하는 것보다 훨씬 저렴하다는 설명이다.

연구를 이끈 미란다 파테리 독일 알렌대 교수는 “달에서 사람이 거주하기 위해서는 달에 있는 자원들로만 의식주 문제를 해결할 수 있어야 한다”면서 “이번 연구는 ‘개념 증명’ 수준으로 추가 연구가 필요하겠지만 실제로도 충분히 활용할 수 있는 수준”이라고 말했다.

그런가 하면 이탈리아, 영국, 칠레, 프랑스 공동 연구팀은 목성 같은 거대 행성을 태양계 근처에서 흔히 발견할 수 있다는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 10월 18일자에 발표했다. 이 연구 결과는 태양계와 비슷한 항성계가 우리 예상보다 더 많아 지구와 같은 행성도 훨씬 많을 것이라는 점을 의미한다고 연구팀은 설명했다.