미국 항공우주국 NASA가 3D 프린터를 활용하여 달에 기지를 건축할 계획이라고 밝혔습니다. 해당 프로젝트는 2026년에 실행될 예정입니다. 추가로 미국 텍사스주에 3D 프린터로 모의 화성 기지를 지었다고 하는데요, 내년 7월 7일까지 거주 실험을 진행한다고 합니다. 자세한 내용 알아보시겠습니다.

3D 프린터를 활용하여 달, 화성에 기지를 짓는다?

안녕하세요 주식회사 한국기술입니다. 무더운 더위가 지속되는 가운데 일부 지역에서는 세찬 소나기가 내리고 있습니다. 습하고 꿉꿉한 날씨 탓에 기분도 다운되지만, 곧 찾아올 가을을 기대하며 이번 주도 힘차게 달렸으면 좋겠습니다. 그럼 오늘의 업계 소식 시작하겠습니다.

지난 주에 이어서 이번 주 역시 항공우주 분야의 소식입니다. 조금 다른 점이 있다면 로켓 제작이 아닌 우주 기지 건축 관련 내용입니다. 어떻게 보면 건축업계 활용 사례이기도 하네요. 언제나 그렇듯 직접 제작한 이미지와 함께 상세한 내용 알려드릴 테니 끝까지 함께해 주시면 감사하겠습니다.

달, 화성에서 인류가 생존할 수 있을까요?

직전 업계 소식에서 말씀드린 바와 같이 지구의 자원은 한정되어 있습니다. 유한하다는 의미지요. 자원은 사용하면 할수록 고갈되고 있고 이는 전 인류의 생존과도 직결되는 문제입니다. 이에 전문가들은 대체 행성을 찾기 위한 노력을 꾸준히 이어갔으며 새 서식지 후보로 달과 화성이 급부상했습니다.

간략하게 설명해 드리면 달에는 풍부한 얼음이 있는 것으로 확인되었다고 합니다. 얼음은 녹이면 물이 되고 이는 인류의 생수가 될 수 있겠죠. 물론 지구와 달리 달은 대기권이 없어서 자외선에 직접적으로 노출이 되지만 콘크리트를 일정 두께 이상 쌓아 올리면 치명적인 자외선을 막을 수 있습니다.

화성도 보겠습니다. 화성은 지구의 그 어떤 생명체도 살 수 없는 매우 추운 행성입니다. 하지만 지구온난화를 일으키는 주범인 프레온 가스와 이산화탄소가 풍부한 행성이기도 합니다. 이를 잘만 이용한다면 화성을 따듯하게 만들 수 있을지도 모릅니다. 많은 학자들은 화성 밑바닥에 대량의 물이 있다고 예상합니다. 이산화탄소와 프레온 가스를 활용하여 온도를 올린다면? 물이 모습을 보일 수도 있습니다. 물론 어디까지나 예측에 불과하지만 설마가 사람을 잡듯 가능성이 아예 없는 건 아닙니다.

우주 거주지는 인류의 새로운 서식지를 위해서도 필요하지만 우주 관련 연구에도 큰 도움을 줍니다. 실제로 거주하며 오랜 시간 꼼꼼히 연구를 진행할 수 있기 때문입니다. 샘플을 직접 추출하고 기지에 마련된 연구실에서 실험을 한다면 짧은 시간 안에 많은 데이터를 확보할 수 있을 테니까요.

인간이 생존하기 위해서는 기본적으로 의, 식, 주 세 가지 요소가 충족되어야 합니다. 쉽게 말해 음식을 먹어서 에너지를 축적하고, 옷을 걸쳐서 체온을 보존하고, 집에 누워서 휴식을 취할 수 있어야 한다는 겁니다. 그래도 역시 가장 중요한 건 음식과 집이겠죠. 우선 미국, 일본 등 선진국을 필두로 영하 40도 이하에서 작물과 동물을 기르는 폐쇄된 식물공장 개발이 완료되어서 음식 공급은 가능할 전망입니다. 다음은 집입니다. 집에 관련된 내용은 밑에서 상세히 설명드리겠습니다.

우주에 건물을 건축하다!

영화 '애드 아스트라'를 보신 적이 있으신가요? 애드 아스트라는 화성 탐사 기지를 배경으로 제작된 영화인데요, 다른 공상과학 영화에 나오는 금속 재질 기지와 달리 내부 벽면이 붉은색 벽돌로 지어져서 상당히 인상적이었습니다. 붉은색인 이유가 뭐였을까요?

그 이유는 화성의 모래를 재료 삼아 3D 프린팅 기술로 기지를 건축해서입니다. 화성은 붉은 모래를 가진 행성입니다. 이 모래를 써서 붉은색 벽돌을 만들고 내벽을 쌓아 올렸기 때문에 붉은 색상을 띈 것입니다. 전문가들은 애드 아스트라에 나온 설정처럼 3D 프린팅 기술을 우주 탐사 기지 건축에 활용하는 사례가 앞으로 더욱 늘어날 것으로 분석합니다.

기존 건설 방식은 왜 불가능할까요?

사실 애드 아스트라에 나온 설정은 현실과 매우 유사한 부분이 많습니다. 지구에서는 건설용 자재, 장비 사용이 자유로울지 몰라도 달과 화성은 아닙니다. 마블 영화를 보면 우주에도 화려한 건물을 가진 행성이 많이 나오지만 적어도 우리 태양계에서는 이런 행성이 없죠.

우주선을 활용해서 건물 건설에 필요한 골조나 벽체 따위를 옮기면 되지 않냐고 생각하실 수도 있습니다. 하지만 이는 현실적으로 불가능합니다. 건설에 쓰이는 자재들은 부피와 질량 때문에 우주선에 실을 수 없고 몇몇 핵심 건설용 장비는 우주선과 맞먹는 크기와 무게를 가지고 있기도 하니까요. 결국 현지 조달만이 유일한 방법입니다.

현지에서 어떻게 건축 자재를 구하죠?

NASA 역시 지구에서 자재를 조달받는 것은 현실적으로 불가능하다는 사실을 인지하고 달 자원을 활용한 건축 방식 개발에 애썼습니다. 실제로 달 대장간(LUNAR FORGE)이라는 프로젝트를 기획했고 매사추세츠공대 등 7개 대학교가 참가했습니다. 그들은 총 110만 달러의 상금을 위해 우주현지자원활용 기술 개발에 앞장서고 있습니다. 최근엔 성과도 나왔습니다. 주인공은 미국 센트럴 플로리다대 연구진이었는데요, 달의 표토인 레골리스를 통해 건축 자재를 구하는 방법을 찾아낸 것입니다. 

레골리스는 쉽게 말해 달의 표면에 있는 먼지 혹은 흙, 모래라고 이해하시면 됩니다. 많은 과학자들은 레골리스가 우주인과 기기 생명에 치명적으로 작용할 수 있다고 보지만, 그와 동시에 귀중한 자원이 될 수 있다고 말합니다. 이유는 레골리스에 실리콘, 철, 알루미늄, 칼슘 등 요소가 다수 포함되어 있기 때문인데요, 센트럴 플로리다대 연구진은 레골리스를 소금물과 섞은 뒤 약 1200도로 가열하면 대기압의 약 2억 5,000만 배에 달하는 압력을 견딘다는 사실을 발견했습니다.

건축 자재는 됐고... 건물은 어떻게 짓죠?

레골리스를 활용하여 건축 자재를 확보하면 상당한 비용을 절약할 수 있을 뿐더러 현실적으로 실현 가능성이 있습니다. 우주선을 통해 왕복으로 자재를 조달하는 건 아무래도 상당한 비용을 유발할 테니까요. 건축용 자재는 달에서 구한다 치고... 다음은 건물을 쌓아야겠지요?

핵심은 3D 프린터입니다. 도깨비 방망이가 사물을 소환하듯 3D 프린터를 활용하면 3차원 공간에 원하는 형상을 가진 물체를 즉시 출력할 수 있습니다. 달의 표면에 3D 프린터를 설치하고 레골리스를 재료 삼아 건물을 짓는 것이죠. 3D 프린터로 기지를 건설하면 시간을 상당히 절약할 수 있고 그와 동시에 비용도 대폭 절감합니다. 그저 쭉쭉 뽑아내면 되니까요.

경사는 또 찾아왔습니다. 미국의 한 벤처기업이 레골리스를 활용한 건축 기술 개발에 성공하여 NASA와 파트너십 계약을 맺었다는 소식이 외신을 통해 공개되었습니다. 상세히 설명드리면 레골리스를 콘크리트와 유사한 재질로 만든 뒤 건물을 짓는 기술을 개발한 것입니다. NASA는 이 기술을 바탕으로 달 표면 위에 우주 기지를 새로 건설할 예정이며 시기는 2026년을 보고 있다고 전했습니다.

달만 있으면 섭섭하니... 여기 화성도 있습니다!

이와 별개로 미국 항공우주국(NASA)은 화성 모의 거주 실험도 진행 중입니다. 6월부터 시작된 해당 실험의 내용은 화성 주거 환경을 구현한 모의 기지에서 실험 참가자들을 1년간 생활하게 하는 것인데요, 현재 의학자, 건축 공학자, 응급의학과 의사, 미생물학자 네 명이 실험에 들어갔다고 NASA는 설명했습니다.

모의 화성 기지는 미국 텍사스주에 건설되었습니다. 기지의 이름은 마스 듄 알파로 실험 참가자들은 1년간 작물 재배, 로봇 작업 등 업무를 수행하며 데이터를 NASA에 제공할 예정입니다. 놀라운 점은 마스 듄 알파가 3D 프린터로 건설되었다는 점입니다. 총면적 약 48평에 달하는 마스 듄 알파는 내부에 작업 공간과 개인 숙소, 운동실 등을 포함하고 있습니다.

NASA는 2025년, 2026년에 두 번의 프로젝트를 추가로 실행할 예정이라고 덧붙였습니다. 모의 실험의 결과가 성공적이라면 머지 않아 실제 화성에서의 실험도 시도될 수 있겠네요. 오늘은 우주 기지라는 신선한 주제를 바탕으로 3D 프린터 업계 소식을 전해드렸습니다. 앞으로의 활약이 더욱 기대되는 3D 프린터, 늦지 않게 이 흐름에 동참하십시오. 한국기술은 산업용 3D 프린터 전문 기업입니다. 금속, 왁스, 플라스틱 등 다양한 소재의 3D 프린터를 공급하고 있으니 언제든 궁금한 내용 문의 부탁드립니다. 성심성의껏 궁금증을 해소해 드리겠습니다.