우주 경쟁 / 우주 여행 / 달의 자원 / 헬륨3 (Helium-3)

세계 각국의 우주 탐험 경쟁이 치열합니다. 지난 과거 우주는 미국과 러시아를 주축으로 한 강대국들의 무대였습니다. 특히 지구와 가장 가까운 달은 이념과 정치, 경제 체제가 경쟁하는 공간이라 할 수 있습니다. 최근엔 국가 단위에서 민간 영역으로 넘어가서 개발 중인 민간 기업들은 우주 탐험 기술로 우주여행, 우주호텔, 통신·영상 서비스 등 다양한 우주 사업을 시작할 계획이 있습니다. 국가와 민간까지 가세한 우주 경쟁 시대에 대해 살펴보겠습니다.

각국의 우주 경쟁

1957년 미국이 러시아의 스푸트니크 달 탐사 이후 막대한 돈을 투입해 경쟁적으로 달 정복에 나섰지만 냉전 해체가 되면서 우주경쟁은 시들해졌습니다. 최근 새로운 탐사와 기술 발전으로 상황은 급변하기 시작했습니다.

1972년 아폴로 계획 종료 후 관심을 두지 않았던 달 탐사도 민간기업들과 협력해 재개하였고 NASA는 플로리다주 케네디우주센터에서 달 탐사 복귀 계획을 구체화하여 발표했습니다. 2021년 보다 6% 증액된 총 210억달러(약 23조 7300억 원)를 투입해 21년 안 또는 22년까지 민간 우주선이 달로 과학장비를 실어 나르도록 하고 2024년 우주인 상주를 목표로 달 궤도에 우주정거장 ‘게이트웨이’를 설치하기로 계획했습니다. 여기에는 캐나다 우주국을 비롯해 일본 우주항공 연구개발기구, 유럽우주국, 러시아 연방 우주 공사 등이 참여할 예정입니다.

최근 소행성에 탐사선을 착륙시킨 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 달 탐사에 대한 강렬한 의지를 내세우고 있습니다. JAXA는 도요타자동차 등 주요 기업과 공동으로 달 탐사 프로젝트를 추진하여 2030년쯤 달에 유인우주선을 보낼 계획을 발표했습니다. 이전 일본은 7월 22일 우주탐사선 '하야부사 2'를 지구로부터 3억 4000만㎞ 떨어진 소행성 ‘류구’에 착륙시키는 데 성공했습니다.

중국은 2013년 달 앞면에 탐사선 창어 3호를 안착시켜 미국, 러시아(소련)에 이어 달 착륙 국가 대열에 올랐고 이번에 세계 최초의 달 뒷면 탐사에도 성공했습니다. 중국에선 미국보다 수십년 늦게 출발했으나 더 위대한 성취를 했다는 것으로 우주개발에 대한 국가적 자부심의 상징으로 미국을 자극하고 있기도 합니다. 중국은 2014년에 우주개발에 민간 투자를 허용하여 2020년 중국 최초의 민간 개발 인공위성이 발사됐지만 궤도 진입에는 실패하기도 했습니다.

미국, 러시아, 중국, 일본 외에 인도 터키 아랍에미리트도 탐사에 도전장을 던졌고 우리나라는 2022년 탐사선을 보낼 예정입니다. 현재의 강대국 경쟁국은 미국 중국이 달을 놓고 무한 우주 경쟁에 돌입하고 있습니다.

미국과 중국의 달 기지 구축을 위한 아르테미스와 창어 프로젝트는 모두 달의 남극을 향하고 있으며 남극에는 양지와 음지가 교차해 거주하기 적합하고 자원과 얼음 형태의 물이 있기 때문입니다. 이러한 달의 남극 개발 경쟁이 심각해지면 미중의 우주 분쟁이 벌어질 것 또한 예상이 되고 있습니다..

창어 4호_중국국가항천국 발췌

달의 주목 이유

우주선을 제작 발사 운영할 능력을 갖춘 나라는 현재 11개국이고 자체 위성을 보유하고 우주산업에 뛰어든 곳도 50개국이 넘으며 주목하는 곳은 달입니다. 달에 대해 전세계가 주목하고 있는 이유는 우주 탐험을 위한 기지 건설과, 헬륨 3 등 자원 확보, 과학적 탐구욕이라 할 수 있으나 사실상 경제적 가치라 할 수 있습니다.

• 최근 극지에서 발견된 얼음 형태의 물은 우주 탐사의 전진기지로서 달의 가치를 한층 높이고 있습니다.
• 달 표면에서 발견된 길이 50km를 비롯한 약 230개의 용암동굴은 안전한 거주지역으로 거론되고 있습니다.
• 달에는 희토류 등 전략자원과 함께 헬륨 3가 풍부합니다. 

특히 세계가 가장 관심을 두는 달의 자원은 헬륨3입니다. 지구에는 거의 없는 헬륨 3은 핵융합 때 1g의 헬륨 3가 방출하는 에너지가 석탄 40톤에 달하지만 방사성 물질은 배출하지 않아 화석연료와 기존 원자력까지 대체할 꿈의 에너지라고 합니다. 달의 표토에서 확인된 110만 톤의 헬륨 3을 채굴해 지구로 가져온다면 인류는 수세기 동안 사용할 깨끗한 에너지를 확보할 수도 있다고 합니다. 특정 국가의 소유를 인정하지 않지만 달 자원의 채취는 불법으로 규정하지 않는 1967년 제정된 우주법에 따른 것이며 달은 서부개척 시대처럼 먼저 깃발을 꽂으면 임자가 되는 것입니다.

 

'헬륨-3(He-3)을 바닷물에 풍부한 중수소와 핵융합을 시키면 엄청난 에너지가 생산됩니다. 헬륨-3 1g 환산 해 보면 석탄 40t이 생산하는 에너지를 만들 수가 있습니다. 석유 1g의 열량과 비교하면 약 1400만배 해당됩니다. 달에는 1t당 50억달러의 가치를 가진 헬륨-3가 100만t 넘게 매장돼 있으며 돈으로 환산하면 5000조달러(약 560경원) 정도로 추산 됩니다.

 

현재는 헬륨-3가 매장돼 있는 장소를 찾는게 숙제 입니다. 2019년 지질자원연구원이 발표한 논문에 따르면 달 표면에서 헬륨-3가 풍부한 지역은 그리말디와 리치올리, 모스크바의 바다, 폭풍의 대양의 남서쪽, 고요의 바다 북서쪽, 풍요의 바다 북동쪽 등이라고 합니다만 이 지역에서 헬륨-3를 채굴하는 기술은 아직 진행 중이며 미국과 유럽, 중국 등에서는 현재 달 표면에 존재하는 알루미늄과 철, 티타늄, 마그네슘, 석영유리 등의 물질 중에서 정제된 헬륨-3를 추출해 내는 방법을 연구하고 있는 상황입니다. 채굴한 헬륨-3를 지구로 귀환하는 데 드는 기술과 비용도 해결해야 할 문제 중 하나이기도 합니다.

 

민간 우주 개발

1980년대까지 우주개발은 막대한 자본과 인력을 동원할 수 있는 국가의 독점 영역이었지만 냉전이 끝나면서 민간기업의 비중이 커지고 있습니다. 1980년대까지 전무했던 민간기업의 우주 로켓 발사는 1990년대부터 시작해 2000년대 이후에는 전체의 45% 이상을 차지하고 있습니다.

민간 우주비행 시장이 열린 것은 1986년 챌린저호 폭발 사고, 2003년 컬럼비아호 공중분해 사고 이후 NASA가 안전문제와 천문학적 비용 문제를 이유로 우주왕복선 프로그램을 중단하여 민간기업의 우주개발 시장이 열렸다고 할 수 있습니다. 여전히 명왕성 탐사를 목적으로 하는 ‘뉴 호라이즌스’ 같은 임무는 아직까지 수익성이 없어 민간기업이 하기에는 적합하지 않아 상업성은 없지만 과학적으로 중요한 임무는 국가 단위로 진행되고 있습니다만 미국은 중국의 견제를 위해 NASA를 통해 민간기업들을 적극 지원하여 '스페이스 X' , '블루 오리진' 등 수십 개의 민간 우주기업들이 경쟁하며 기술 및 가격 경쟁력을 높이고 있습니다.

우주 여행

우주개발 상업화의 민간기업들은 일론 머스크의 스페이스X, 아마존 창업자 제프 베이조스의 블루 오리진, 리처드 브랜슨 버진그룹 회장의 버진 갤럭틱, 보잉사 등이 있습니다.

• 블루 오리진은 우주선 뉴 셰퍼드를 사용해 고도 100㎞까지 상승했다 내려오는 상품을 준비 중입니다.
• 팰컨 9 로켓과 드래건 우주선을 보유한 스페이스 X는 2023년까지 달 여행을 상품화할 예정입니다.
• 보잉은 유인우주선 스타라이너를 활용해 우주정거장 ISS까지 승객을 실어 나르는 사업을 준비하고 있습니다.
• 비글로 에어로스페이스는 2021년 사람이 거주할 수 있는 대형 캡슐을 우주정거장 ISS에 설치할 예정입니다.
• 영국의 원웹은 고도 1200㎞의 저궤도에 소형 위성 군집을 만들어 지구 전체에 초고속 인터넷 서비스를 저렴하게 제공한다는 계획으로 소형 위성 6대를 발사했습니다.
• 독일의 아우디는 ‘아우디 루나 콰트’를 개발해 구글과 함께 연말까지 달 탐사를 보낸다는 계획을 구상 중입니다.

러시아와 손을 잡은 중국의 우주 개척의 선방에 뒤늦게 미국은 2024년까지 달에 비행사를 보내고 2028년부터 달 우주정거장 게이트웨이에 상주시킨다는 계획으로 중국 추격을 위해 계획을 앞당기고 있기도 합니다. 지금까지 탐사 로봇 로버를 화성에 보내 탐사에 성공한 나라는 미국과 중국뿐입니다. 한 우주 전문가는 미국이 탐사를 주도하지 않는다면 달은 ‘레드문’이 된다”며 "중국이 달을 지배할 것"이라고 예상하기도 했다고 하네요..

미국 중국의 우주 종주국 프로젝트로 우주를 또하나의 전장으로 만들고 있는 듯 하지만 우리나라는 아직 기술과 자본에서 밀려 구경꾼 처지 듯하여 안타깝기도 합니다.

민간 우주 개발 기업_문화일보 발췌