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  •  “현지 조달? 이상 없음 오버!”...현지 자원 활용해 화성 탐사 효율 높일 기술들
  • 손희정 기자
  • 2021-02-07 14:29:06
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“현지 조달? 이상 없음 오버!”...현지 자원 활용해 화성 탐사 효율 높일 기술들

화성에 도달하기 위한 인류의 도전은 계속되고 있다.

아랍권 국가 최초로 발사된 아랍에미리트(UAE)의 화성 탐사선 ‘아말(Amal)’이

이달 10일 화성궤도에 도착할 예정이다.

현재 화성궤도에 탐사선을 성공적으로 안착시킨 미국, 러시아, 유럽연합(EU), 인도에 이어

아랍에미리트가 다섯 번째로 화성에 도달할 수 있을지 주목되는 상황.

태양계에서 지구와 환경이 가장 유사한 것으로 평가되는 화성을 본격적으로 탐사하려면

탐사에 필요한 자원들을 현지에서 조달하는 것이 핵심이다.

거리가 멀어 지구에서 화성에 도달하려면 적지 않은 시간이 필요한데,

추후 사람이 직접 화성 탐사를 진행하려면 현지에서 산소, 연료 등을 조달하는 방법이 필요한 것.

최근 산소와 연료 등을 화성에서 현지조달 할 수 있다는 연구결과가 속속 나오고 있다.​


지난해 7월 일본 가고시마현 미나미타네의 다네가시마 우주센터에서 아랍에미리트(UAE)의 화성 탐사선 ‘아말’(희망)을 탑재한 H-2A 로켓이 발사되고 있다. 미나미타네=AP뉴시스​



화성에서 발견된 분화구 ‘Jezero’를 구현한 그림. NASA제공​


‘짠물 호수’에서 산소를

미래에는 로봇이 아닌 인류가 직접 화성탐사에 나설 것이다. 우주인이 화성 탐사를 수행하는데 가장 필요한 자원은 무엇일까? 바로 인간 생존에 필수적인 ‘산소’. 화성 대기 중에는 인간이 숨쉴 만한 충분한 양의 산소가 존재하지 않는다. 하지만 물이 있다. 산소와 수소가 결합돼 만들어지는 화합물인 물을 전기분해하면 산소를 얻을 수 있다. 그렇다면 화성에 있는 물에서 산소를 얻을 수도 있지 않을까?

미국 세인트루이스 워싱턴대 연구팀은 이 질문에 대한 답을 찾아냈다. 화성 지층 아래에 있는 ‘짠물 호수’를 이용해 산소를 생산할 수 있는 방법을 찾아내 지난해 12월 국제학술지 국립과학원회보(PNAS)에 발표한 것.

물을 분해해 산소와 수소를 얻으려면 물에 염분과 같은 불순물(순수하지 않은 물질)이 없어야 한다. 불순물을 모두 제거하는 것은 까다롭고 비용도 많이 들어 그동안 화성에 있는 짠물을 분해하기에는 한계가 있었다. 그러나 워싱턴대 연구팀은 불순물을 제거하는 과정 없이 ‘짠물 전해조(전기 분해를 이용해 화합물을 분해하는 장치)’라는 장치로 짠물을 직접 분해해 산소를 얻는 방법을 개발했다. 이 장치를 활용하면 미국항공우주국(NASA)의 화성 탐사 로버 ‘퍼서비어런스(Perseverance)’가 화성 대기 중에 있는 이산화탄소에서 추출하는 산소량보다 25배 많은 산소를 같은 동력으로 얻을 수 있다.

로켓 연료, 화성에서 찾으면 되지!

화성 탐사를 끝마친 우주인. 지구로 돌아오려면 우주선이 실린 로켓을 쏘아 올릴 충분한 연료가 필요하다. 로켓을 움직일 연료를 어디서 구하느냐고? 화성 현지에서 얻을 수 있다는 연구결과가 최근 발표됐다.

지난달 4일(현지시간) 미국 어바인 캘리포니아대 연구팀은 로켓 연료로 개발 중인 ‘메탄’을 화성에서 생산할 수 있는 방법을 공개했다. 메탄은 소, 양과 같은 동물 또는 석탄광산, 쓰레기 매립지 등에서 배출되는 가스. 친환경 에너지로 주목받으면서 세계 각국에서 메탄 연료 개발이 진행되고 있다.

연구팀은 화성에 있는 얼음과 고체 형태의 이산화탄소를 활용해 ‘메탄’을 생산해내는 방법을 알아냈다. 얼음을 녹여 물로 만든 뒤 전기분해해 얻은 수소와 산소를 고체 이산화탄소와 결합하면 메탄이 만들어지는 것. 연구팀은 또한 제품 표면에 입혀 부식을 막을 때 쓰는 금속재인 ‘아연’을 촉매(어떤 일을 유도하거나 변화시키는 것)로 사용해 화성 기지 같은 좁은 공간에서 효율적으로 메탄을 생산할 수 있는 방법도 개발했다.

얼음으로 만든 로봇 나가신다!

화성에서 지구로 귀환하기 위한 막바지 작업을 탐사 로버와 함께 하던 우주인. 극도로 추운 환경에 갑자기 불어 닥친 폭풍으로 탐사 로버의 바퀴가 파손됐다. 문제없다. 화성에 있는 얼음으로 바퀴를 만들면 되니까!

미국 펜실베니아대 연구팀은 화성에서도 쉽게 구할 수 있는 얼음으로 만든 로봇을 선보이면서 화성 현지에서도 손쉽게 로봇 부품을 교환할 수 있다고 지난달 5일 밝혔다. 얼음은 열을 이용해 자르거나 조각하기 쉽고 접착제로 붙일 수도 있어 화성 현지에서 만들 수 있는 로봇 부품으로 적합하다는 것. 연구팀이 개발한 ‘얼음으로 만든 로봇’은 기존 화성 탐사로봇과 동일하게 태양광을 통해 전력을 공급받는다. 얼음 부품은 상온에서 빨리 녹진 않지만 로봇이 가동되면 로봇 자체에서 생성되는 열기 탓에 부품이 녹을 수도 있으므로 기온이 매우 낮은 환경에서 운행되는 것을 전제로 한다.​


미국 펜실베니아대 연구팀이 만든 얼음 로봇. 펜실베니아대 제공​



얼음 로봇을 만드는데 필요한 부품​

▶어린이동아 손희정 기자 son1220@donga.com

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