韓선 홀대받지만..美中 우주시대 '귀한 손님' 원자력

[사이언스라운지] 정부의 탈원전 기조로 찬밥 취급을 받는 원자력이 '귀한 손님' 대접을 받고 있는 곳이 있다. 바로 우주다.

우주에 대한 관심은 그 어느 때보다도 뜨겁다. 과학 저널 네이처는 올해 과학계 주요 화두로 '화성이 바빠진다(Mars gets busy)'를 꼽았다. 지난해 여름 지구에서 쏘아 올린 화성 탐사선들이 이달 중 속속 화성 궤도에 진입한다. 아랍에미리트(UAE)의 화성 궤도선인 '아말(희망)'은 예정대로라면 UAE 건국 50주년에 맞춰 오는 9일 가장 먼저 궤도에 진입한다. 중국의 톈원 1호와 미국의 화성 탐사 로버(로봇) '퍼시비어런스(인내)' 역시 약간의 시차를 두고 화성에 도착할 예정이다.

이들이 지구에서 출발해 화성까지 가는 데 걸린 기간은 반년이 훌쩍 넘는다. 이 기간을 획기적으로 줄일 방안으로 거론되는 것이 원자력 엔진이다.

원자력 엔진 추진력은 기존의 화학 연료 기반 엔진보다 훨씬 강해 화성을 비롯한 우주탐사 기간을 절반 이상 단축시킨다. 화성으로 이동 기간이 3개월로 줄어드는 셈이다. 또한 지금까지는 거리상 문제로 지구~화성 간 거리가 짧아지는 시기에 맞춰 탐사선을 발사하지만, 원자력 엔진을 활용하면 이러한 시기에 구애받지 않고 탐사선을 발사할 수 있게 된다는 게 전문가들의 조언이다.

원자력은 앞으로 수십 년간 이어질 우주 비행을 지속 가능케 하는 풍부한 에너지원으로 평가된다. 특히 우주선이 태양에서 멀어질수록 태양광을 이용한 이동은 어려워진다는 지적이 나오며 원자력이 대안으로 부상하고 있다.

미국은 이미 핵열추진 로켓 엔진 개발을 1955년부터 1972년까지 추진한 적이 있다. 하지만 원자로를 외부에 노출해 생기는 사고의 위험과 방사능 피해 우려, 많은 개발 비용 등 문제로 로켓 개발을 중단했다.

하지만 화성 이후의 우주, 즉 '심우주' 개발이 본격화되면서 원자력 엔진에 대한 관심이 다시 높아지고 있다. 올해 초 영국우주국(UKSA)은 자동차·항공기 엔진 제조회사 롤스로이스와 손잡고 우주선에 장착할 핵추진 엔진 개발에 착수하겠다고 선언했다.

미국 항공우주국(NASA)도 수년 전부터 민간 업체와 협력해 차세대 핵열추진 로켓을 개발하는 프로젝트를 진행 중이다. 미 방위고등연구계획국(DARPA)도 지난해 고순도 저농축 우라늄을 이용한 핵열추진 로켓 엔진 개발을 위해 그리폰테크놀로지스사와 1400만달러에 계약을 맺었다고 발표한 바 있다.

달이나 화성에 우주인이 머물 기지를 건설하는 단계가 되면 원자력발전은 더욱 관심을 모을 예정이다. 달과 화성에 장기간 머물기 위해 선행돼야 하는 것은 안정적인 전기 공급이다. 태양광발전은 낮이 14일, 밤이 14일 계속되는 달에서 안정적인 전기 공급처가 될 수 없다. 화성에서 모래폭풍이 휘몰아칠 경우 태양광패널을 모래가 완전히 가리게 되면서 전기 공급에 차질을 빚을 수밖에 없다. 이러한 문제를 극복할 수 있는 해결책으로 화성과 달에 초소형 원자로를 건설하는 방안이 거론된다.

킬로파워 /사진=NASA

2018년 5월 미국 로스앨러모스 국립연구소와 NASA는 이미 우주용 초소형 원자로 개발에 성공했다고 밝혔다. 핵반응이 일어나는 노심이 지름 11㎝, 높이 25㎝에 불과한 이 원자로의 이름은 '킬로파워'다. 10㎾ 전기를 생산하는 킬로파워 4기를 설치하면 우주기지에서 4~6명이 생활하며 탐사 장비를 운용할 수 있다.

미 에너지부는 지난해 달과 화성에서 운영할 수 있는 원전 개발 아이디어 공모에 들어가기도 했다. 우주 공간에 건설할 원자로 설계를 결정하는 것과, 이를 달까지 운반할 이동 수단인 우주선·착륙선 개발에 대한 아이디어다. 최소 10㎾의 전력을 생산할 수 있어야 하며 우주선에 실어 운반해야 하기 때문에 최대 무게는 3.5t 이하, 최소 10년은 운영할 수 있어야 한다는 조건도 달았다. 미 정부는 2026년까지 원자로와 운송 수단 개발을 완료할 계획이며 NASA는 이 원자로를 달의 남극 지역 탐사에 활용할 예정이라고 밝혔다.

[이새봄 기자]

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