기초지원연, 소행성 류구 암석나이 측정한다

일본 JAXA 연구과제에 뽑혀
4개 시료 연말까지 분석 가능

이기욱 기초지원연 지구환경연구부장이 류구 암석 조각 시료의 연대측정 분석장비인 고분해능 이차이온질량분석기에 대해 설명하고 있다

전자현미경으로 관측한 류구 암석조각으로, 다양한 종류의 광물을 포함하고 있어 서로 다른 명암으로 보여진다. 기초지원연 제공

한국기초과학지원연구원은 일본이 소행성 '류구'에서 채취한 암석 조각 시료를 가져와 연대측정 연구를 수행하고 있다. 사진은 류구의 암석 조각 시료(맨 가운데).

"우주에서 날아온 '진주 운석'의 나이를 분석한 경험을 바탕으로 소행성 '류구'의 나이를 우리의 분석과학기술 역량을 통해 밝혀내겠다. 이를 계기로 향후 미국이 소행성 '베누'와 아르테미스 계획을 통해 달에서 가져올 암석이나 광물의 연대도 측정할 계획이다. "

충북오창에 위치한 한국기초과학지원연구원 오창바이오환경연구소 광물암석연대측정 연구실에서 만난 이기욱(사진) 지구환경부장은 이같이 말했다.

이 부장은 광물과 암석을 정밀 분석하는 연대측정 분야의 대표적인 분석과학 전문가다. 첨단 연대측정장비와 분석과학기술 역량을 통해 수소부터 우라늄 등 동위원소뿐 아니라 지구 표면 토양과 운석 연구도 하고 있다.

그는 최근 이색적인 연대측정 연구에 매달리고 있다. 2020년 일본 소행성 탐사선 '하야부사 2호'가 소행성 '류구'에서 채취해 온 암석의 나이를 밝히는 연구를 4월부터 시작했다.

이 부장은 "우리나라 분석장비와 기술 역량을 인정받아 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 '류구 암석 시료 분석 공모'에 선정돼 4개 암석 조각 시료를 임대받아 연구 중"이라고 말했다.

JAXA는 류구에서 채취해 온 암석 시료에 대한 데이터베이스를 구축해 2247개 암석 조각을 해외 연구자들에게 공개하고, 매년 두 차례에 걸쳐 연구과제 공모를 거쳐 지원하고 있다. 현재 일본뿐 아니라 미국, 유럽 등의 해외 연구자들이 연구를 하고 있다.

기초지원연 연대측정연구그룹은 지난해 12월 비파괴 방식의 암석 시료 연대측정 과제를 JAXA에 제안해 선정돼 12월까지 연대측정 분석 연구를 할 예정이다. 2008년에 들여온 고분해능 이차이온질량분석기(SHRIMP)를 활용해 류구 암석 조각에 우라늄과 토륨이 포함돼 있는지를 정밀 분석 중이다. 연구팀은 지금까지 2개의 암석 조각 시료에 대한 분석을 마쳤고, 나머지 2개 시료도 연말까지 분석할 예정이다.

이 부장은 "류구 암석 시료에 우라늄과 토륨이 일정 양 함유돼 있어야 연대측정이 가능하다"며 "측정이 가능한지에 대한 기초연구를 하는 단계"라고 설명했다.

그는 이어 "1차 분석 결과는 다음달 말 열리는 추계지질과학연합학술대회에서 발표할 예정"이라며 "연말까지 우라늄과 토륨 포함여부를 보다 정밀하고 정확하게 파악할 수 있는 분석법을 고도화해 류구 연대측정 가능성을 높일 계획"이라고 말했다.

기존에는 암석 연대측정 시 해당 암석을 통째로 녹여서 분석했지만, 국내에서 유일하게 기초지원연에 구축된 고분해능 이차이온질량분석기를 활용하면 아주 작은 마이크로빔을 암석에 쏴서 튀어 나오는 입자를 분석해 여러 원소 중 우라늄과 토륨, 납 등의 양을 측정해 암석 나이를 측정할 수 있다. 분석 시간을 줄이면서 시료를 보존할 수 있고, 암석의 안쪽과 중간, 바깥쪽별로 나이를 측정할 수 있는 장점이 있다.

연구팀은 2014년 경남 진주에 떨어진 운석의 나이가 4300만살이라는 사실을 고분해능 이차이온질량분석기를 통해 밝혀내기도 했다.

이 부장은 "앞으로 미국 소행성 탐사선 '오시리스-렉스'가 지구 근접 소행성 '베누' 표면에서 가져온 암석 시료에 대한 연대측정 연구를 준비할 계획"이라며 "미국 주도로 추진하는 유인 우주탐사 계획인 아르테미스를 통해 달에서 가져올 시료분석 연구에도 참여할 수 있게 분석과학 기술력을 높여 행성지질 연구분야 개척의 마중물 역할을 하겠다"고 말했다.

글·사진=이준기기자 bongchu@dt.co.kr