[주기율표로 읽는 산업] 헬륨을 달에서 캐온다?… 불 붙는 '달 탐사' 경쟁
[주기율표로 읽는 산업] 헬륨을 달에서 캐온다?… 불 붙는 '달 탐사' 경쟁
  • 최종원 기자
  • 승인 2022.04.05 16:06
  • 수정 2022.04.06 05:55
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한국 달 탐사 착륙선과 로버 상상도. [출처=한국항공우주연구원]
한국 달 탐사 착륙선과 로버 상상도. [출처=한국항공우주연구원]

우리나라가 우주기술 확보를 위해 달 탐사 등 우주탐사 계획을 추진하고 있다. 한국형 발사체를 이용한 달 착륙 및 소행성 귀환과 이를 통한 우주 전략기술을 키운다는 포부다. 지구에서 희귀한 헬륨3(He3)도 확보할 것으로 예상된다.

5일 업계에 따르면 우리나라 우주탐사 계획은 2022년 까지 시험용 달궤도선을 발사 한 후, 오는 2030년까지 달 착륙 탐사를 추진한다. 또 소행성 샘플귀환선을 통해 소행성탐사도 추진한다는 계획이다.

한국항공우주연구원은 우주탐사 기술 확보·검증을 위한 국제협력 기반의 첫 달 탐사선인 시험용 달 궤도선(KPLO)을 예정대로 올해 8월 발사할 예정이다. 달 궤도선은 일론 머스크가 창립한 미국 민간우주기업 스페이스X의 팔콘9 로켓에 탑재돼 발사될 예정이다. 총 중량은 678㎏이며 연료를 절약하는 비행코스를 선택해 달 궤도에 진입한 뒤 내년 1월부터 12월까지 고도 100㎞에서 달 주변을 돌 예정이다.

우리나라가 달 탐사를 적극 추진하는 이유는 자원 확보 잠재력이 무궁무진하기 때문이다. 그동안 유인 및 무인 탐사를 통해 달에는 물과 헬륨3(He3), 우라늄, 희토류 등의 희귀자원이 있는 것으로 알려졌다. 주기율표의 2번 원소(1주기 18족)인 헬륨은 우주에서 수소 다음으로 흔한 원소지만, 다른 원소와 결합하지 않는 비활성기체라 화합물로 존재하지 않는다. 헬륨은 지구 대기의 약 0.0005%를 차지하며, 이 극소수 양마저 지구의 높은 중력 때문에 대부분은 우주로 빠져나간다.

400개가 넘는 열기구들이 프랑스 동부 한 공군기지에서 열린 세계 열기구 대회에서 '동시 이륙' 세계 기록 경신에 도전하며 떠오르고 있다. [출처=연합뉴스]
400개가 넘는 열기구들이 프랑스 동부 한 공군기지에서 열린 세계 열기구 대회에서 '동시 이륙' 세계 기록 경신에 도전하며 떠오르고 있다. [출처=연합뉴스]

대기에서 농도가 매우 낮은 만큼 주로 천연가스에서 추출하는 데 단가는 높은 편이다. 우라늄이나 토륨 등의 핵분열로 생성된 알파선이 천연가스에 모이고 이것을 이용하는 것이다. 천연가스와 같이 채취할 수 있는 헬륨의 매장량 중 경제성 있는 헬륨의 매장량은 대략 현재 170만이다. 연간 3만 톤씩 추출하고 있으므로 대략 60년 후면 고갈위기인 셈이다. 여기에 매년 2~5%씩 헬륨 사용량이 증가하고 있어 이보다 더 빨리 고갈될 수도 있다.

헬륨은 공기보다 가볍고 비활성 기체인 특성 때문에 폭발 위험이 큰 수소 대신 비행선, 풍선 등에 이용된다. 잠수병 예방을 위해 잠수부 산소통의 질소 대체 원소로도 활용된다. 헬륨의 끓는점이 낮은 것을 이용한 냉각제와 반도체 제작을 위한 플라즈마 생성 시에도 적정량을 사용한다.

늘어나는 수요에 달에 있다는 헬륨3는 그야말로 화젯거리다. 달에 착륙한 아폴로 우주선들은 382kg, 옛소련은 170g의 달의 표토와 암석을 가지고 귀환한다. 이를 분석한 과학자들은 티타늄 등 다양한 광물을 찾아냈는데 더 놀라운 것은 헬륨3의 존재였다. 태양풍에 섞여 있는 헬륨3는 지구에는 거의 도달하지 못하지만 달에는 상당량이 유입돼 퇴적돼 있던 것이다.

25~40톤의 헬륨3는 우주왕복선에 한번에 적재 가능한데, 이는 미국이 1년 사용하는 에너지를 충분히 공급할 수 있다고 한다. 100톤이면 온난화 문제나 공해, 방사능 문제없이 전 인류가 1년간 사용할 에너지를 생산할 수 있다는 추정도 나온다.

현재까지 무인달착륙에 성공한 국가는 미국, 과거 소련, 중국 뿐이며, 달 궤도선 탐사에 성공한 국가는 미국과 소련을 포함해 일본, 유럽, 중국, 인도까지 6개국이 있다. 

창어 5호 탐지기의 달 표면 작업 장면 설명도. [출처=연합뉴스]
창어 5호 탐지기의 달 표면 작업 장면 설명도. [출처=연합뉴스]

특히 시진핑 주석이 이끄는 중국은 달 탐사선 '창어 4호'를 통해 달의 앞면과 뒷면 모두에 탐사선을 착륙시킨 유일한 국가가 됐고, 트럼프 전 미국 대통령도 "우주 개발은 국가 안보 과제이며 다른 나라가 미국보다 우위를 점하는 것을 용인할 수 없다”며 지난 2017년 6월 국가우주위원회(NSC)를 다시 만드는 행정명령에 서명해 우주군도 창설했다. 달에 우주인을 복귀시키는 '아르테미스 프로젝트'의 목표 시한도 당초 2028년에서 2024년으로 앞당겼다.

우리나라도 우주탐사에 힘을 쏟지 않으면 기술 패권 경쟁에 뒤처질 것이라는 지적이 끊이지 않는다. 이중 달 탐사는 국내 우주 기술을 한 단계 발전시키고, 국가 브랜드가치 상승과 국민의 자긍심을 높일 수 있을 것으로 기대되고 있다. 한국항공우주연구원에 따르면 우리나라 국민들의 달탐사에 대한 관심도는 72%로 높으며, 달 탐사 예산 투입에 찬성하는 가운데 달 탐사의 유무형 경제적 가치는 투자 예산 대비 5배가 넘는 3조 8000억 원 가량이 될 것으로 전망되고 있다.

민간기업들도 달 탐사 성공에 힘을 보태고 있다. 한화그룹은 우주산업을 그룹 미래 먹거리로 적극 키우고 있다. 김승연 한화그룹 회장과 김동관 한화솔루션 사장 주도로 지난해 3월 우주 산업 컨트롤타워 '스페이스허브'를 출범했다. 계열사 한화에어로스페이스는 지난해 10월 서울국제항공우주 및 방위산업전시회(Seoul ADEX 2021)에서 달 탐사 궤도선 시스템을 선보였다.

[위키리크스한국=최종원 기자[]

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