달의 표면에는 약 80억 명이 10만 년을 생존할 수 있는 충분한 산소가 존재한다

달의 표면에는 약 80억 명이 10만 년을 생존할 수 있는 충분한 산소가 존재한다

미국 항공우주국(NASA) 등이 유인 달 착륙을 목표로 하는 아르테미스 계획을 진행하는 가운데 달 표면에서 우주인의 호흡에 필요한 산소를 추출하는 방법 등이 모색하고 있다. '대기가 거의 없는 달에 그렇게 많은 양의 산소가 있을까?'라고 의아해하실 수도 있지만 호주 서던크로스대 이공학부에서 강사로 있는 존 그랜트 박사가 '달 표면층에는 지구 전체 인구가 10만 년을 살아내기에 충분한 산소가 포함돼 있다'고 설명하고 있다.

최근의 우주개발에서 큰 이슈가 되고 있는 것 중 하나로, 현지의 자원을 유효하게 활용하는 「In-Situ Resource Utilization(즉시 자원 이용 기술: ISRU)」을 들 수 있다. 중력을 거슬러 우주선을 발사하는 데는 많은 비용이 들기 때문에 필요한 자원을 모두 지구에서 가져가는 것이 아니라 현지 자원을 활용해 발사 중량을 줄이려는 시도다.

ISRU 중에서도 '연료나 호흡에 필요한 산소의 현지 조달'은 특히 중요하다. 이미 NASA는 화성 탐사선 퍼서비어런스에 탑재한 산소 생성기 'MOXIE'를 이용해 화성 대기에 포함된 이산화탄소를 전기분해해 산소를 생성하는 실험에 성공한 바 있다.

또 달 표면에서 산소를 추출하는 방안도 모색되고 있으며, 2020년 1월에는 유럽우주기술연구센터(ESTEC)에 전용 실험시설이 개설됐고 2021년 10월에는 '산소추출 기술 실증실험을 하는 호주산 로버'를 달 표면에 보내기로 NASA와 호주우주청(ASA)이 합의했다.

하지만 산소농도가 낮다고는 하지만 풍부한 대기를 가진 화성과 비교해 매우 얇은 달의 대기에는 충분한 산소가 포함되어 있지 않다. 이에 연구자들은 달 표면에 퇴적된 레고리스에 갇혀 있는 산소를 추출해 문제를 해결하려 한다는 것이다.

그랜트 박사는 산소는 우리 주위 땅에 있는 많은 광물에 함유돼 있다.그리고 달은 운석 유래 물질이 지구보다 약간 많지만 지구와 거의 같은 암석으로 이루어져 있습니다 실리카·알루미늄·철·산화마그네슘 등의 광물이 달 경치의 대부분을 차지하고 있다.이 광물들은 모두 산소를 포함하고 있지만 우리의 폐가 이용할 수 있는 형태는 아니다라고 말하고 있다.달 표면에 레고리스로 존재하는 이들 광물은 실로 중량의 45% 가까이가 산소원자로 구성돼 있다는 것.

지구상에서는 알루미늄 등의 제조에서 알루미나(산화알루미늄)로부터 불필요한 산소를 분리하기 위해 용융된 산화알루미늄에 전압을 걸어 산소 원자를 분리하는 전기분해가 이루어지고 있다. 이와 같은 원리를 이용해 달에서는 광물을 전기분해해 산소를 주산물로 추출할 수 있다고 그랜트 박사는 말했다. 또한 달에서는 산소를 분리한 후의 광물도 잠재적으로 유용한 부산물이 된다.

레고리스에서 전기분해로 산소를 분리하기 위해서는 전용 기기가 필요하고 레고리스를 가열해 액체상태로 만드는 공정에는 많은 에너지가 필요하다. 2021년 초에는 벨기에 스타트업 Space Applications Services가 산소 추출 프로세스를 개선하는 3대의 실험용 반응로를 건설하겠다고 밝혔으며, 이 기술을 유럽우주기구(ESA) ISRU 미션의 일환으로 2025년까지 달에 보내는 것도 계획하고 있다.

실제로 달 표면의 레고리스에서 산소를 추출할 수 있게 되면 상당히 많은 산소를 얻을 수 있다고 그랜트 박사는 주장했다. 1m 3의 레고리스에는 평균 1.4톤의 광물이 함유되어 있으며, 그 중 630kg을 산소가 차지하고 있다. 한 인간이 생존하려면 하루에 800g의 산소가 필요하기 때문에 1m3의 레고리스에서 산소를 추출할 수 있다면 한 인간이 약 2년간 살 수 있다는 계산이다.

그리고 달 표면의 레고리스 평균 심도가 약 10m이며 이들 모두에서 산소를 추출할 수 있다고 가정하면 지구 전체 인구에 해당하는 약 80억 명을 10만 년 살리기에 충분한 산소를 얻을 수 있다는 것이다. 그랜트 박사는 이는 산소를 얼마나 효과적으로 추출해 사용했는지에도 좌우된다. 아무튼 이 숫자는 훌륭하다!라고 말한다.

The Moon's top layer alone has enoughoxygen to sustain 8 billion people for 100,000 years
https://theconversation.com/the-moons-top-layer-alone-has-enough-oxygen-to-sustain-8-billion-people-for-100-000-years-170013

The Moon's top layer alone has enough oxygen to sustain 8 billion people for 100,000 years