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[사이언스리뷰] 우주에 숨겨진 보물

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입력 : 2016-06-01 22:08:21 수정 : 2016-06-01 22:08:21

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소행성·달은 엄청난 자원의 보물창고
미래에너지 개척위해 우주로 나가야
가까운 미래에 지구는 에너지 자원의 고갈과 환경오염 문제에 직면할 것이다. 현재 추세라면 지구상의 대표적인 화석연료인 석유와 천연가스는 40~60년 지나면 고갈될 것으로 보고 있다. 원자력 발전의 연료가 되는 우라늄 역시 재처리해 쓰지 않는다면 60~70년이면 바닥날 전망이다. 태양열, 풍력, 지열 등의 신재생에너지 자원으로 화석연료를 대체하는 것에도 한계가 있다.

미국의 ‘플래니터리 리소스’라는 기업은 우주 소행성 자원채굴사업을 추진하고 있다. 미래에는 우주개발을 통해 달과 화성 등에서 자원을 채취하는 산업도 등장할 것이다. 선진국이 경쟁적으로 수행하는 달이나 행성탐사 이면에는 우주자원을 선점하기 위한 노림수가 숨어있다. 미국은 작년 11월 민간기업의 소행성 자원채굴과 소유를 허용하는 새로운 우주법에 대통령이 서명했다.

장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학
지구가 형성되며 냉각되는 동안 중금속은 지구의 안쪽에 가라앉는다. 대부분의 지각은 가벼운 물질로 이뤄져 있어 지각에서는 금속이 거의 발견되지 않는다. 지각에서 쉽게 접근할 수 있는 대다수의 금속은 태고에 소행성과의 충돌에 의해 이전됐을 것으로 추정된다. 아프리카, 캐나다, 호주 등의 광산에서 채취되는 희귀한 지구 금속이 대표적인 예이다.

캐나다 온타리오주 외곽의 서드베리 분지는 세계에서 두 번째로 큰 분화구다. 길이 62㎞, 폭 32㎞, 깊이 15㎞의 어마어마한 크기를 가진다. 약 18억년 전에 소행성(혜성이라는 가설도 존재)과의 충돌에 의해 생성된 세계에서 가장 오래된 분화구 중 하나이다. 태고에는 소행성, 운석, 혜성이 지구에 충돌하는 일이 드물지 않게 존재했을 것이다. 소행성은 충돌을 통해 지구에 여러 가지 자원을 가져다주면서 현재의 지구를 형성하는 데 큰 영향을 줬을 것이다.

소행성과의 충돌에 의해 생성된 서드베리 분화구는 충돌 시의 온도가 용암보다 2배 이상이 됐다. 바위와 금속이 녹아 구리, 니켈, 금, 백금 등의 금속이 바닥에 가라앉아 풍부한 광맥을 형성한 것으로 추정된다. 서드베리 분지는 매년 20억달러에 해당하는 수백t의 니켈, 구리, 금 등을 생산하며 보물 저장고 역할을 한다. 세계에서 가장 큰 광산이다.

태양 주위를 맴도는 소행성은 엄청난 자원의 보고이다. 소행성에 산재한 귀금속은 1조달러 이상의 가치를 가진 것으로 추정된다. 타호 호수 크기의 ‘에로스’ 소행성은 인류가 보유한 모든 금속보다도 많은 금속을 축적하고 있는 것으로 알려졌다. 이 정도의 물질이면 지구에 세운 모든 구조물을 달과 화성에 건축할 수도 있다. 수십조달러의 가치가 될 것이다. 이러한 소행성의 보물 자원을 얻기 위해 소행성이 지구와 충돌하는 것을 바랄 수는 없다. 충돌에 의한 피해가 엄청나기 때문이다.

결국 인류는 소행성을 직접 탐사하고 자원을 채취하는 계획을 세우고 있다. 소행성에서는 중력이 부족해 우주인이 그 표면을 걸을 수가 없다. 먼지와 자갈로 이뤄진 소행성에 고정 장치를 설치하기도 어렵다. 잘못하면 우주로 날아갈 수도 있다. 현재는 금속 벨트를 소행성 주위에 둘러서 우주인을 고정하는 방안을 검토 중이다.

헬륨3에 중수소를 핵융합시키면 엄청난 에너지가 생성된다. 핵융합발전을 통해 소량의 연료로 큰 에너지를 생산할 수 있다. 1t의 헬륨3로 1만㎿(메가와트)의 전력생산이 가능하다. 이는 1000만명의 인구가 1년 동안 사용할 수 있는 전기량이다. 방사능이 사라지는 반감기도 매우 짧아 방사능 폐기물도 거의 생성하지 않는다. 하지만 지구에는 헬륨3가 거의 없다. 달 표면에는 인류가 약 5000년 동안 사용할 수 있는 헬륨3가 존재한다.

우주의 소행성, 달, 행성 등은 인류의 생존을 위한 보물 창고이다. 인류는 미래의 에너지 자원 고갈에 대비해 새로운 개척지인 우주로 나가야 한다. 우주개발이 필요한 이유이기도 하다.

장영근 한국항공대 교수·항공우주기계공학

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