국내 연구진, 달에서 미래 핵융합 원료 ‘헬륨-3’ 풍부한 지역 발견

2019.07.10 15:46
달 표면에 풍부한 자원인 헬륨-3의 분포량을 국내 연구자 주도의 국제연구팀이 정밀하게 밝혔다. 사진제공 NASA
달 표면에 풍부한 자원인 헬륨-3의 분포량을 국내 연구자 주도의 국제연구팀이 정밀하게 밝혔다. 사진제공 NASA

국내 연구자가 주도한 국제연구팀이 달에서 미래 에너지 자원으로 꼽히는 ‘헬륨-3’가 풍부한 지역을 찾는 데 성공했다. 이 가운데 일부는 지대가 높고 평평해 향후 무인 또는 유인 달탐사선이 착륙해 자원 채취 임무를 수행하기에 적합할 것으로 추정된다. 연구팀은 미국항공우주국(NASA)가 제안한 달 및 행상 탐사 임무에 미국 외 기관으로는 유일하게 참여해 달과 행성, 위성의 자원 연구도 추가로 할 예정이다. 


10일 한국지질자원연구원에 따르면, 김경자 지질연구센터 책임연구원은 크리스티앙 뵐러 독일 도르트문트공대 교수 등과 함께 달 앞면과 뒷면에 위치한 주요 지역의 헬륨-3 함유량을 측정해 ‘달 자원 지도’를 만들었다. 헬륨-3는 2030년대 이후 상용화할 것으로 기대되는 미래 에너지 기술인 핵융합의 대표적인 원료로 지구에서는 매장량이 극히 적어 우주에서 채취할 자원 1순위로 꼽혀 왔다. 특히 달은 대기가 없어 태양에서 뿜어져 나온 헬륨-3가 표면에 그대로 쌓일 수 있어 매장량이 풍부할 것으로 예측되고 있다.


김 연구원팀은 인도가 2008년 발사해 약 10개월 동안 달 주위를 돌며 관측을 한 탐사선 ‘찬드라얀 1호’와, 미국이 1994년 발사했던 탐사선 ‘클레멘타인’에 탑재된 관측장비의 데이터를 이용해 달 앞과 뒷면의 자원 함유량을 추정했다. 미국항공우주국(NASA)가 개발해 찬드라얀 1호에 실었던 영상 관측기기인’ 달 광물 지도작성기(M3)’의 데이터와, 클레멘타인의 자외선-가시광선 분광기 관측 자료를 이용해 헬륨-3와 이산화티타늄, 산화철 함유량을 분석했다.

 

김 책임연구원은 전화 통화에서 “산화철과 이산화티타늄이 함유된 티탄철석은 구멍이 많이 난 무른 광물인데, 태양에서 만들어져 나온 헬륨-3가 안에 들어가 보존된다”며 “이 두 광물의 함량을 알면 헬륨-3 함유량을 간접 측정할 수 있는데, 이번에 해상도가 더 높은 찬드라얀 1호 데이터까지 모두 활용해 기존 연구에 비해 정확도를 높였다”고 말했다.


분석 결과 그리말디 크레이터(충돌구, 분화구)와 리치올리 크레이터, 모스크바의 바다, 폭풍의 대양 남서쪽, 고요의 바다 북서쪽, 그리고 풍요의 바다 북동쪽에 헬륨-3가 많다는 사실을 발견했다. 이 지역은 표면이 평평해 유무인 탐사선이 착륙하기에도 적합한 환경을 지닌 것으로 평가됐다. 특히 그리말디와 리치올리 크레이터가 헬륨-3 함량이 가장 높은 것으로 나타났다. 김 책임연구원은 “한국이 2020년 말 이후 발사할 시험용 달 궤도선에는 착륙지 선정을 위한 고해상도 영상 카메라가 탑재될 예정”이라며 “이를 이용해 임무 기간 중에 해당 지역을 상세히 촬영하도록 요청할 계획”이라고 밝혔다. 

 

이번 연구에서 헬륨-3가 가장 풍부하다고 밝혀진 두 충돌구인 리치올리(왼쪽)와 그리말디. 평평한 지형이라 달착륙에도 적합할 것으로 추정된다. 연구팀은 한국 달탐사선 임무 때 상세 촬영을 요청할 계획이다. 사진제공 NASA
이번 연구에서 헬륨-3가 가장 풍부하다고 밝혀진 두 충돌구인 리치올리(왼쪽)와 그리말디. 평평한 지형이라 달착륙에도 적합할 것으로 추정된다. 연구팀은 한국 달탐사선 임무 때 상세 촬영을 요청할 계획이다. 사진제공 NASA

이번 연구는 인류가 최초로 달에 보낸 지 50주년을 맞는 해에 세계 여러 나라가 다시 달에 주목하고 있는 시점에 발표돼 더욱 주목 된다. 중국이 올해 초 최초로 달 뒷면에 무인탐사선을 보낸 데 이어 이스라엘의 민간기업 스페이스IL이 달 착륙을 시도했다. NASA는 수 년 안에 다시 달에 사람을 보내는 유인탐사 계획을 구체화하고 있다. 한국 역시 첫 무인 달탐사선을 2020년 말 이후 발사할 계획이다.


각국은 수 년 안에 현실이 될 유인 화성 탐사에 앞서 달이 전초기지 역할을 수행할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 또 달이 지닌 자원을 채취해 지구는 물론 향후 우주개발에 활용할 수 있을 것으로 추정하고 있다. 


이런 중요성 때문에 NASA는 연간 1000만 달러(약 118억 원)를 지원하는 ‘태양계탐사가상연구소(SSERI)’ 임무를 운영하고 있다. 김 책임연구원팀은 달 자원과 관련된 팀을 구성해 달 표면의 휘발성 물질을 조사하고 관련 기술을 개발하는 공동 연구를 제안해 올해 채택됐다. NASA 외 기관으로는 유일하다. 김 책임연구원은 “앞으로 5년 동안 달은 물론 화성 등 심우주 자원 탐사 기술을 개발할 계획”이라고 말했다.

 

연구결과는 행성과학 분야 국제학술지 ‘행성 및 우주과학’ 4일자 온라인판에 발표됐다.
 

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