미래 달 기지에서는 '원자력' 쓴다[미래on]

태양에서 멀어질수록 태양광 발전 효율 하락…원자력 대안 부상
한국 원자력 전지 세계 3번째 개발…우주 원자로 연구도 착수

[편집자주] 기술·사회·산업·문화 전반의 변화가 가속화하고 있다. 산업·문화 혁신과 사회·인구 구조 변화 등 여러 요인이 유기적으로 맞물린 현상이다. 다가오는 시대에 성공적으로 대처하려면 현재를 진단하고 미래를 가늠해 보는 지혜가 필요하다. 이를 위해 뉴스1은 세상 곳곳에서 감지되는 변화를 살펴보고 어떤 식으로 바뀌는지 '미래on'을 통해 다각도로 살펴본다.

한국항공우주연구원이 지난달 31일과 1월 1일 새해 첫날에 다누리에서 촬영한 지구 사진을 공개했다. 사진은 달 상공 344km에서 촬영한 지구 모습. 이번 영상은 다누리에 탑재된 고해상도카메라(LUTI)로 촬영한 것으로 향후 달 표면을 지속적으로 촬영해 2032년 달 착륙선의 착륙 후보지 선정에 활용될 계획이다. (항공우주연구원 제공) 2023.1.3/뉴스1 ⓒ News1 김기태 기자

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 현재 우주탐사는 태양광 발전을 주로 이용하지만 미래 달에 기지를 세우면 원자력이 활용될 전망이다.

태양이 비치지 않는 달의 영구 음영지역에서는 태양광 발전이 어렵고 장기 거주를 하려면 대용량의 전력을 안정적으로 수급해야 하기 때문이다. 영구음영지역은 태양열에 의해 물이 증발하지 않아 물이 보존되었을 가능성이 높다.

영구음영지역에서 태양광 발전을 하는 방법도 연구되고 있지만 추가적 장비가 필요할 가능성이 높다. 또 태양에서 멀어질수록 태양광 발전의 효율이 떨어지는 문제도 있다. 화성이나 더 먼 거리의 탐사를 태양광에만 유지할 수 없어 다른 에너지를 고안해야 한다.

원자력을 활용하면 비교적 적은 무게의 연료로 안정적인 에너지 공급이 가능하다. 그 덕에 장기 장기 우주 체류, 탐사 사업의 유망 에너지원으로 여겨지고 있다.

미국 항공우주청(NASA)는 이미 원자력 전지를 우주탐사에 활용해 오고 있다. 한국도 미국과 러시아에 이어 2022년에 전 세계 3번째로 원자력 전지 개발에 성공했다. 이 전지는 2022년 누리호의 성능검증 위성에 탑재됐다. 이 전지를 개발한 한국원자력연구원에 따르면 2024년 7월까지 안정적으로 전력을 생산하고 있는 것이 확인됐다.

향후 원자력연은 달 착륙선에 전지를 탑재해 달 표면에서의 전력 생산 실증에 나설 계획이다.

NASA는 원자력 전지를 넘어 달에서 원자로를 운용할 준비를 하고 있다. NASA는 록히드마틴, 웨스팅하우스 등과 계약을 맺어 관련 연구를 진행 중이며 2030년대에는 시범 운영을 할 계획이다.

한국도 이런 추세에 맞춰 차세대 원자로로 히트파이프 원자로 연구에 착수했다.

히트파이프 내부에는 액체 혹은 고체가 들어있는 데 이 물질들이 핵분열에서 나오는 열을 받아 기체로 변해 파이프 속에서 이동하며 열을 바깥으로 전달한다. 이렇게 전달된 열은 주변 온도 조절이나 발전에 활용된다.

히트파이프 원자로는 비교적 간단한 구조로 소형화가 쉽다. 또 극저온의 우주 환경에서도 자체적으로 나오는 열을 이용해 안정적 작동이 가능하다.

다만 우주에서의 방사능 관리 체계 수립, 우주 공간 핵기술 사용 관련 국제 합의 등 기술 발전 이외의 과제도 선결돼야 한다.

seungjun241@news1.kr