부족한 자원, 우주에서 찾는다

한국지질자원연구원, 달에서 희토류·헬륨-3 주목
다누리에 탑재된 감마선분광기로 달 자원 연구 집중

달 자원탐사 모식도. 사진=한국지질자원연구원 제공

인류는 지금까지 지구가 내어준 자원을 누리며 살아왔다. 유한한 자원은 더 이상 미래에 남겨줄 수 없게 됐고, 한국지질자원연구원은 무한한 자원을 가진 달 너머에서 근본적인 해결책을 찾기 위해 연구에 몰두하고 있다.

지구에 묻힌 자원은 무한하지 않다. 자원에 따라 남은 양은 다르지만, 인류가 지속해서 지구의 자원을 땅 속에서 캐낸다면 언젠가 고갈될 것이 분명하다. 연구원은 부족한 자원에 대한 해답을 무한한 가능성이 열려 있는 '우주'에서 찾기 시작했다.

달에 존재하는 희귀 원소 중 희토류(Rare Earth Elements)와 헬륨-3(Helium-3)는 미래자원으로 활용도가 매우 높다.

반면 세륨(Ce)은 구리와 비슷한 양이 지구에 매장돼 있지만 구리처럼 한 곳에 뭉쳐있지 않고 흩어져 있어 경제성이 매우 낮다. 이에 희토류 중 일부 원소는 금보다 비싼 가격에 거래되고 있다. 전자제품이나 친환경 에너지 분야 제품을 만드는 데 핵심 재료로 쓰이기 때문에 이들의 수요가 폭증하고 있으며 최첨단 산업이 발전할수록 희토류의 수요량은 늘어날 것으로 예상된다.

새로운 에너지원인 헬륨-3는 핵융합 발전을 할 수 있는 자원이다. 일각에서는 100톤의 헬륨-3를 에너지원으로 이용할 경우, 온난화·공해·방사능 문제 없이 전 인류가 사용할 수 있는 1년치 에너지 생산이 가능할 것으로 추정하고 있다. 다만 지구에서 사용할 수 있는 청정 에너지원으로 손색이 없더라도, 아직까지 기술적 난관이 남아 있는 게 현실이다. 반면 자본과 기술이 우주 탐사에 집중되고 있기 때문에 극복할 수 있다는 견해도 나온다.

우주에서는 태양이나 각종 행성으로부터 눈에 보이지 않는 입자가 계속 떨어지는데 그 입자가 달 표면에 있는 원소들과 반응을 일으켜 감마선이 발생하게 된다. 한국지질자원연구원이 개발한 소형 감마선 분광기는 다누리에 탑재돼 달 궤도에서 달 표면 물질의 원소 분석을 위해 집중하고 있다.

감마선분광기를 개발해 다누리에 탑재한 김경자 한국지질자원연구원 우주자원개발센터장. 사진=지질자원연 제공

감마선 분광기는 달 궤도 100㎞ 상에서 궤도를 빙글빙글 돌면서 감마선을 측정하는 장비다. 측정된 감마선으로 달의 원소를 정확하게 측정하고 이를 통해 달 원소지도를 만드는 게 임무다. 중량 6.3㎏의 초경량으로, 달 탐사 역사상 달에 간 감마선 분광기 중 가장 가볍다.

한국지질자원연구원은 우주자원개발센터를 통해 24시간 마다 수신되는 달 표면의 감마선 측정, 분광 데이터 처리·해석 관리로 무한한 광물자원의 보고인 달 자원 연구를 본격적으로 추진하고 있다.

감마선분광기가 제작한 원소지도는 향후 달 현지에서 필요한 자원(물, 산소, 휘발성물질, 헬륨-3, 기타 광물 등)을 산정하는데 활용된다. 연구진은 달 기지 건설시 필요한 달 자원조사·자원산정 지도를 작성해 달 기지 건설에 활용될 수 있도록 제공할 예정이다. 또 지구 청정 에너지원인 헬륨-3 지도, 달 현지에서 활용될 생명유지 목적 자원 지도, 달 표면 우주방사선 환경지도를 우선 제작할 예정이다.

이평구 한국지질자원연구원 원장은 "우리 미래세대를 위한 유일한 먹거리인 우주자원개발을 통해 2050년 우주 경제의 한 축을 담당해 앞장서고자 한다"며 "미국, 룩셈부르크 등과 협력을 추진하고 있고, 앞으로 국내 벤처기업 등의 창업도 적극적으로 지원하겠다"고 말했다.

한국지질자원연구원. 사진=지질자원연 제공