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[우주의 속삭임(156)] 지구에 새 '미니 문' 포착⋯소행성 2025 PN7, 50년간 공궤도 동행
- 지구에 달 이외에 새로운 '미니 문'이 돌고 있는 것으로 확인됐다. 미국 항공우주국(나사·NASA)이 지구와 궤도 주기를 공유하는 새로운 '준위성(quasi-moon)'이 포착됐다고 밝혔다고 어스닷컴이 17일(현지시간) 보도했다.. 지름 약 19m(62피트)에 불과한 소형 소행성 '2025 PN7'이 지구와 거의 같은 궤도로 태양을 돌며 향후 약 50년 동안 지구 인근을 동행할 것으로 분석됐다. 이번 발견은 하와이의 판 스타스(Pan-STARRS) 탐사 프로그램이 올해 8월 실시한 야간 관측 자료에서 확인됐다. 이 소행성은 미약한 밝기 탓에 기존 탐사망에서 포착되지 않았으나, 연속 관측과 궤도 계산을 통해 지구와 동일한 공전주기를 가진 준위성임이 확인됐다. 준위성은 지구의 중력에 포획된 '진짜 달'은 아니지만, 태양을 도는 궤도가 지구와 극히 유사해 오랜 기간 지구 인근을 맴도는 천체를 말한다. 미국 매사추세츠주 케임브리지에 있는 국제천체연맹(IAU) 산하 소행성센터(MPC)는 2025 PN7의 궤도 해석을 공식 등록하며 "지구와 일종의 공전 '동작'을 수행하는 천체"라고 설명했다. NASA 제트추진연구소(JPL)의 폴 초다스 소장은 "이 소행성은 지구와 궤도를 공유하는 작은 우주적 '댄서'"라며 "지구 중력에 묶인 것은 아니지만 궤도 공명(Mean Motion Resonance, 두 천체가 간단한 숫자적 비율로 회전을 완료하는 궤도 배열) 현상으로 장기간 지구 근처를 이동한다"고 말했다. 모의 실험 결과, 태양 복사압과 미세한 중력 교란에도 불구하고 2025 PN7의 공명 궤도는 2083년까지 안정적으로 유지될 것으로 나타났다. 다만 이는 영구적 관계가 아니며 향후 태양·행성의 영향에 의해 점차 지구 궤도권에서 이탈할 것으로 전망된다. 준위성 연구는 천체 동역학 모델 검증뿐 아니라, 미래 소행성 탐사선의 항법·랑데부 기술 시험에 중요한 자료를 제공한다. 앞서 지구의 또 다른 장기 준위성 '카모오알레와(Kamo' oalewa)'에서는 달 기원 물질과 유사한 성분인 규산염이 확인되며 태양계 충돌사 역사 연구의 열쇠로 주목받아 왔다. 판 스타스 천문대가 2016년 발견한 카모오알레와는 대관람차 크기의 작은 준위성이다. 내셔널 지오그래피에 따르면 이 준위성은 약 1세기 동안 미니 문 상태를 유지해왔으며, 향후 300년 동안 그 상태를 유지할 것으로 보인다. 2025년 봄 중국은, 2026년 여름 카모오알레와에 도착 예정인 탐사선 텐원 2호(Tianwen-2)를 파견했다. 이 탐사선은 암석 시료를 채취해 지구로 복귀할 계획이다. 이 준위성은 지구와 태양을 거의 같은 궤도로 도는 독특한 천체로, 달에서 유래했을 가능성이 높다는 연구 결과가 있다. NASA는 "2025 PN7은 지구에 위협이 되지 않으며, 대기권 진입 가능성도 없다"며 "이번 발견은 지구 주변 소천체 환경을 이해하는 데 중요한 데이터가 될 것"이라고 밝혔다. 천문학자들은 최근 망원경 기술의 발달로 2025 PN7과 같은 작은 천체를 발견하게 됐다고 말했다. 특히 칠레 세로 파초산 정상에 세워진 새로운 베라 C. 루빈 천문대의 초강력 광시야 관측 망원경(Large Synuptic Survey Telescpoe, LSST) 등 최첨단 장비를 이용하면 앞으로 지구의 준 위성이 더 많이 발견될 것으로 기대하고 있다.
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[우주의 속삭임(156)] 지구에 새 '미니 문' 포착⋯소행성 2025 PN7, 50년간 공궤도 동행
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[먹을까 말까?(123)] "우주 상추, 우주인 식량으로 부적합"
- 우주에서 재배한 상추가 지구에서 자란 상추보다 영양 성분이 부족해 우주인의 장기 식량으로는 적합하지 않다는 분석이 나왔다. 16일(현지시간) 어스닷컴에 따르면 NASA가 국제우주정거장(ISS)과 중국 톈궁(天宮) 2호에서 재배한 상추를 분석한 결과, 우주 농작물이 지구산 작물 대비 영양 성분이 뚜렷하게 저하되는 것으로 나타났다. 우주 장기 탐사에서 신선 식품이 핵심적 역할을 할 것으로 기대됐지만, 특정 미네랄과 항산화 물질의 감소가 확인되면서 우주채소의 영양적 한계가 다시 부각됐다. 미국 텍사스 A&M대 B. 바르베로 바르세니야 연구팀은 서로 동일한 조명·생장 조건에서 재배한 우주 상추와 지구 상추를 비교 분석했다. 그 결과 우주 재배 상추의 칼슘이 지구 재배 상추보다 약 30% 낮았으며, 마그네슘도 감소한 반면 칼륨은 오히려 증가하는 등 미네랄 구성에서 뚜렷한 차이가 확인됐다. 항산화 물질의 주요 구성인 페놀류는 ISS 재배분에서 감소했으나 전체 항산화 능력은 일정 수준 유지됐다는 분석도 제시됐다. 연구진은 "미세중력 환경에서는 뿌리의 수분 이동과 무기질 흡수가 달라지며 세포 내 화학적 균형이 흔들린다"고 설명했다. 이 과정에서 카로티노이드와 같은 항산화 색소가 줄어들어 채소 자체의 방사선 방어 능력도 약화될 수 있다. 실제로 ISS와 톈궁에서 재배한 상추의 영양 구성이 '전반적 저하'가 아닌 '불균형한 변화' 형태로 나타난 점이 확인됐다. 문제는 이러한 영양 변화가 우주인 건강과 직접 연결된다는 점이다. 우주에서는 체액 이동과 미세중력의 영향으로 뼈의 칼슘 손실이 빠르게 진행된다. 연구진은 163개 칼슘 관련 유전자를 분석한 결과, 우주 비행 중 발현 패턴이 변하고 뼈 대사 지표가 악화되는 경향이 있다고 밝혔다. 최근 연구에서는 우주 체류 시 장 점막 투과성이 증가하는 이른바 '리키 거트(leaky gut)' 가능성도 제기됐으며, NASA 쌍둥이 연구에서도 장내 미생물군의 구성이 임무 기간 중 크게 변했다가 귀환 후 회복되는 양상이 확인된 바 있다. 이 때문에 NASA는 단순히 작물을 재배하는 수준을 넘어 '영양 안정성'을 핵심 연구 분야로 확대하고 있다. 현재 진행 중인 플랜트 해비타트-07(Plant Habitat-07) 실험은 수분 수준과 뿌리 미생물 환경을 조정해 영양 변동을 최소화하는 방안을 테스트 중이다. 동시에 카로티노이드가 풍부한 잎채소 품종 개발, 식물의 미네랄 농도를 높이는 생물강화(biofortification) 전략, 필요 영양소를 보완하는 맞춤형 보조제 도입 등이 논의되고 있다. NASA는 발효식품의 활용 가능성도 주목하고 있다. 최근 ISS에서 진행된 된장(미소) 발효 실험에서는 30일간의 발효 후 지상 대비 안전성과 풍미가 유지된 것으로 확인됐다. 미생물이 미세중력 환경에서도 정상적으로 작동할 수 있다는 점이 확인되면서, 장내 미생물 균형을 유지하기 위한 발효식품의 우주식 적용 가능성도 열리고 있다. 연구진은 "화성까지 수개월간 비행하고 지구와 멀리 떨어진 기지에서 생활하는 장기 탐사에선 단순 신선식품 공급만으로는 건강을 유지하기 어렵다"며 "식량 생산·영양 관리·장내 미생물 관리가 하나의 시스템으로 통합돼야 한다"고 강조했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 NPJ 마이크로그래비티(NPJ Microgravity)에 실렸다.
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[먹을까 말까?(123)] "우주 상추, 우주인 식량으로 부적합"
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[우주의 속삭임(155)] 화성 뒤덮은 '검은 줄무늬'의 정체⋯50년 만에 밝혀지다
- 화성 곳곳의 사면을 가로지르는 수백만 개의 검은 줄무늬(slope streaks)에 대한 새로운 해석이 제시되면서 1970년대 이후 이어져온 미스터리가 풀리고 있다. 13일(현지시간) 라이브사이언스, 스페이스닷컴에 따르면 스위스 베른대학의 행성과학자 발렌틴 비켈(Valentin Bickel) 연구팀은 대다수의 신규 줄무늬가 계절풍이 먼지층을 불안정하게 만들면서 발생한 사면 붕괴라고 제시했다. 미국 항공우주국(나사NASA)의 화성정찰궤도선(MRO) 자료를 정밀 분석한 결과, 그동안 과학계가 가정해온 '물 기반 붕괴' 가설은 사실과 거리가 있는 것으로 나타났다. 1970년대 처음 발견된 화성의 검은 줄무늬는 오랫동안 '얼음이 녹아 발생한 사면 붕괴의 흔적'으로 여겨졌다. 하지만 지난 5월에 발표된 한 연구에서는 이들이 물과 무관한 '건조한 붕괴(dry landslides)'에 의해 형성된다는 사실을 확인했다. 비켈 교수 연구팀은 2006~2024년 사이 촬영된 9만 장의 화성궤도 이미지에서 약 210만 개의 줄무늬 이미지를 분석해, 건조한 붕괴의 배경으로 계절적 바람과 먼지의 이동을 지목했다. 이번 논문은 지난 6일 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표됐다. 비켈은 지난 5월 발표된 연구의 공동 저자이기도 하다. 대표적 사례로 꼽히는 아폴리나리스 몬스(Apollinaris Mons) 지역의 '바코드형' 줄무늬는 인근 소행성 충돌로 형성된 것으로 추정돼 운석 충돌 가설이 주목받기도 했으나, 이번 분석은 이러한 충돌 사례가 극히 예외적이라는 점을 분명히 했다. 유럽우주국(ESA) 우주선은 2023년 크리스마스 무렵 거대한 사화산인 아폴리나리스 몬스의 바코드 형 무늬를 포착했다. 그는 "운석 충돌이나 화성 지진(marsquake)이 줄무늬 생성의 원인이 되는 경우는 0.1% 미만"이라며 "전체적인 규모에서는 거의 영향이 없다"고 설명했다. 연구진은 개선된 딥러닝 알고리즘을 사용하여 화성 표면의 변화를 모니터링하도록 설계된 MRO의 컨텍스트 카메라( CTX )가 촬영한 이미지 아카이브 전체를 분석했다. 연구는 화성 줄무늬가 5개 권역(아마조니스, 올림푸스 몬스 아우레올, 타르시스, 아라비아, 엘리시움)에 집중돼 있으며, 이 지역에서는 특정 계절에 바람이 '먼지 이동 임계값(dust mobilization threshold)'을 넘을 만큼 강해진다고 지적한다. 이 시기에 붕괴가 잇따라 발생하며 새로운 줄무늬가 만들어진다는 것이다. 비켈은 "이는 화성에서 고속 바람이 먼지를 휘몰아 '먼지 악마(dust devil)'를 일으키는 과정과 유사하다"고 설명했다. 줄무늬 생성 메커니즘이 오랫동안 파악되지 않았던 이유도 드러났다. 연구에 따르면, 줄무늬가 만들어지기 가장 적절한 환경은 일출·일몰 직전의 어스름 시간대로, 실제 관측이 사실상 어려웠기 때문이다. 연간 생성 속도에 대한 추정도 나왔다. 현재 화성 표면에는 약 160만 개의 줄무늬가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 기존 줄무늬 1개당 매년 0.05개가 새로 생겨 연간 약 8만 개가 추가되는 것으로 분석됐다. 줄무늬는 수십 년 동안 유지되는 것으로 보이지만, 관측 자료가 충분치 않아 정확한 수명은 명확히 밝혀지지 않았다. 줄무늬가 화성 표면의 0.1% 미만을 덮고 있음에도 과학자들이 주목하는 이유가 있다. 연구는 줄무늬가 화성 대기 먼지 공급의 최대 단일 기여 요인일 가능성을 제기했다. 이는 향후 화성 탐사와 더 나아가 인간 거주 가능성 평가에서도 중요한 변수로 떠오를 전망이다. 유럽우주국(ESA) 엑소마스(ExoMars) 탐사선 프로젝트 과학자 콜린 윌슨은 "이번 연구는 현재 화성에서 일어나는 동적 변화를 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다"며 "장기적이고 연속적인 전 행성 규모 관측이 앞으로의 화성 탐사의 핵심 목표가 될 것"이라고 말했다.
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[우주의 속삭임(155)] 화성 뒤덮은 '검은 줄무늬'의 정체⋯50년 만에 밝혀지다
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[우주의 속삭임(154)] 토성 위성 '엔셀라두스', 북극에서도 열 누출 확인
- 토성의 작은 위성 엔셀라두스(Enceladus)가 남극뿐 아니라 북극에서도 열을 방출하고 있는 것으로 확인됐다. 과학전문매체 IFL사이언스와 사이언스 데일리에 따르면 미국 항공우주국(NASA)의 카시니(Cassini) 탐사선 자료를 재분석한 결과, 위성 내부 바다의 열 방출이 일시적 현상이 아닌 '지속적 존재'일 가능성을 크게 높였다. 이는 태양계 외곽에서 생명체 존재 가능성을 가늠할 수 있는 중요한 단서로 평가된다. 엔셀라두스는 직경 500km 남짓한 얼음 위성으로, 2005년 카시니 탐사선이 남극 지역에서 얼음 입자와 수증기를 우주로 뿜어내는 거대한 간헐천('호랑이 줄무늬' 지역)을 관측하면서 주목받았다. 이후 위성 내부에 액체 상태의 바다가 존재한다는 사실이 밝혀지며, 유로파(Europa)와 함께 태양계 내 '생명체 탐사 1순위'로 부상했다. 미국 남서연구소(Southwest Research Institute)의 조지나 마일스 박사 연구팀은 2005년과 2015년 두 차례 카시니의 북극 관측 데이터를 재분석한 결과, 엔셀라두스 북극이 예상보다 섭씨 7도 가량 더 따뜻하다는 사실을 확인했다. 연구진은 "계절과 관계없이 일정한 추가 열이 포착된 것은 내부에서 에너지가 꾸준히 생성되고 있다는 뜻"이라며 "남극과 북극 양쪽에서 열이 방출된다면, 엔셀라두스가 장기적인 '열평형(thermal balance)' 상태에 있다는 강력한 증거"라고 설명했다. 실제 분석에 따르면 북극 지역의 열 손실량은 제곱미터당 약 46밀리와트로, 전체적으로 약 1.7GW에 달한다. 남극에서 이미 관측된 19GW와 합치면 총 54GW 규모로, 이 수치는 내부에서 생성된 열에너지(약 50~55GW)와 거의 일치한다. 옥스퍼드대 칼리 하워트 박사는 "전 지구적 열 손실량을 계산함으로써 엔셀라두스의 '에너지 자급 가능성'을 확인했다"며 "이는 생명 유지에 필요한 안정적 환경이 장기간 지속될 수 있음을 의미한다"고 강조했다. 열평형 상태는 곧 내부 바다가 단기간의 용융 현상이 아니라 수천만 년 이상 이어져 왔음을 뜻한다. 과거 일부 학자는 엔셀라두스가 토성과 다른 위성들의 인력에 의해 '조석가열(tidal heating)'로 녹았다가 다시 얼 수 있다고 주장했지만, 이번 발견은 그런 주장이 설득력을 잃게 만들었다. 엔셀라두스 내부의 바다는 얼음층 20~28km 아래에 존재하며, 인산염과 복잡한 유기물질이 검출된 바 있다. 이로 인해 '생명체의 화학적 조건'을 충족할 가능성이 크다는 평가를 받아왔다. 이번 연구는 그 조건이 일시적이지 않고 지속 가능할 수 있음을 뒷받침한다는 점에서 의미가 크다. 한편, 최근 발표된 또 다른 연구는 엔셀라두스가 우주로 방출하는 얼음 입자의 양을 정밀 계산해 '얼음 손실률이 기존 추정보다 20~40% 낮다'는 결과를 내놓았다. 텍사스대 연구팀은 초대형 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션(DSMC 모델)을 통해 100개 이상의 간헐천 분출구에서 나오는 물질의 밀도와 속도를 재구성했으며, 이를 통해 분출 속도와 온도를 처음으로 제시했다. 엔셀라두스의 크기는 지름 500km에 불과하지만, 내부 바다에서 분출되는 수증기와 얼음이 토성의 고리 중 하나를 형성할 정도로 강력한 에너지를 보여준다. 텍사스대 아르노 마이유 연구원은 "엔셀라두스의 분출은 마치 화산이 용암 대신 얼음과 수증기를 우주로 뿜어내는 것과 같다"며 "이 현상은 지하 바다의 성분을 직접 탐사할 수 있는 '우주의 창'을 열어준다"고 말했다. 이처럼 엔셀라두스는 '얼음 밑의 바다'가 얼마나 오래, 어떤 조건에서 유지되는지를 밝힐 수 있는 결정적 관측 대상이다. 과학자들은 이번 연구가 향후 '엔셀라두스 샘플 귀환 탐사(Enceladus Sample Return Mission)' 계획의 과학적 근거를 강화할 것으로 기대하고 있다. 태양으로부터 멀리 떨어진 차가운 위성의 표면 아래, 수십억 년 동안 열과 물을 품고 있는 이 작은 천체는 "지구 밖 생명체 탐사의 최전선"으로 다시 떠올랐다. 지구 이외의 바다, 그리고 그 안의 생명을 향한 인류의 탐색은 지금, 토성의 얼음 달 위에서 새로운 장을 맞이하고 있다.
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[우주의 속삭임(154)] 토성 위성 '엔셀라두스', 북극에서도 열 누출 확인
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[우주의 속삭임(152)]달 채굴할 가치가 있는가⋯'헬륨-3' 두고 민간·국가 경쟁 가열
- 인류의 상상과 낭만의 대상이던 달이 이제는 탐욕의 대상이 되고 있다. 달 표면을 덮고 있는 얇은 토양층 '레골리스(regolith·표토)' 속에는 헬륨-3(He-3)을 비롯한 희귀 자원들이 다량 존재하는 것으로 알려져 있다. 과학자들은 오랫동안 이 자원이 차세대 핵융합 연료로 활용될 가능성에 주목해 왔고, 최근에는 이를 상업적으로 확보하려는 기업 간 경쟁이 본격화되고 있다. NASA에 따르면 달 표면은 두꺼운 바위, 돌, 먼지 층으로 덮여 있다. 이 먼지 투성이의 암석층을 달 표토라고 한다. 안정된 희귀 가스 동위원소인 헬륨-3은 태양풍에 의해 지구에서 발견되는 양을 훨씬 뛰어넘는 규모로 달에 축적됐다. 헬륨-3는 미래 핵융합 발전의 연료로 기대를 모을 뿐 아니라, 양자컴퓨터 냉각에 필수적인 고성능 극저온 냉장 장비의 핵심 소재로도 활용된다. 6일(현지시간) ZME사이언스에 따르면 헬륨-3는 이론적으로는 위험한 방사성 폐기물 없이 차세대 청정 핵융합로에 동력을 공급할 수 있다. 유럽 우주국(ESA)은 "헬륨-3는 방사성이 없으며 위험한 폐기물을 생성하지 않는다"고 밝혔다. 그러나 지구에서 발견되는 헬륨-3의 대부분은 핵연료 저장고에 있는 삼중수소가 서서히 붕괴되면서 생상되는데, 매년 수천 리터 정도만 생산도ㅓㅣㄴ다. 과학자들은 달에 최대 100만톤의 헬륨이 매장되어 있으며, 달 토양의 표층에 흩어져 있다고 추정한다. 7일 노틸러스에 따르면 핀란드의 극저온 기술 기업 블루포스(Bluefors)는 지난 9월 달 자원 채굴 스타트업 인터룬(Interlune)과 2028년부터 2037년까지 매년 최대 1000리터(265갤런)의 헬륨-3를 공급받는 3억 달러 규모의 계약을 체결했다. 이와 함께 아마존 창립자 제프 베이조스가 설립한 우주기업 블루오리진(Blue Origin)은 달의 헬륨-3, 물 얼음, 희토류 및 귀금속 등 매장 자원을 정밀 탐사하는 프로젝트 오아시스 계획을 발표했다. 달에는 철, 산소, 실리콘 등 산업적 가치가 높은 원소들도 풍부한 것으로 알려져 있다. 그러나 중국과 미국을 비롯해 후발주자인 러시아, 유럽, 인도 등에서 '달 자원 전쟁'의 열기가 높아지는 가운데, 실제 채굴의 경제성 확보는 여전히 난제다. 이슬라마바드 항공·안보연구센터의 무스타파 빌랄 연구원은 스페이스뉴스(SpaceNews) 기고에서 "새로운 달 탐사 경쟁의 승자는 국기를 꽂는 나라가 아니라, 장기적 인프라를 구축해 경제적 수익을 창출하는 국가가 될 것"이라고 지적했다. 현실적으로 달 탐사는 여전히 막대한 비용이 든다. 특히 채굴 장비와 자원을 싣고 왕복해야 하는 임무는 더욱 고비용 구조다. 2004년 추정에 따르면 지구에서 달까지의 왕복 비용은 1파운드당 약 1,000달러(약 137만 원)에 달했으며, 현재의 기술 수준에서도 이보다 낮아졌다고 보기는 어렵다. 기술 발전 속도가 가파른 만큼, 달은 더 이상 단순한 낭만의 상징에 머물지 않을 것으로 보인다. 다만 과학자들은 인류가 탐욕에 앞서 신중함을 잃지 않아야 한다고 경고한다. 달의 자원을 향한 손길이 결국 또 하나의 '지구적 착취'로 이어지지 않도록 하는 국제적 논의와 규범이 필요한 시점이다.
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[우주의 속삭임(152)]달 채굴할 가치가 있는가⋯'헬륨-3' 두고 민간·국가 경쟁 가열
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G7, '핵심 광물 동맹' 출범⋯中 희토류 지배력에 맞불
- 미중 정상회담에서 희토류 갈등이 일단 봉합된 가운데, 주요 7개국(G7)이 핵심 광물 공급망을 강화하기 위한 '핵심 광물 동맹'을 공식 출범했다. 캐나다를 비롯한 미국, 영국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 일본의 에너지 장관들은 지난달 30일(현지시간) 토론토에서 '핵심 광물 생산 동맹' 협정을 체결하고 이행 계획을 공개했다. 이번 조치는 지난 6월 G7 정상회의에서 합의된 '핵심 광물 행동 계획(CMAP)'의 구체 실행 단계로, 리튬·희토류 등 전략 광물의 생산 공정 확대와 공급망 다변화를 목표로 한다. G7은 이번 동맹을 통해 25개의 신규 투자를 추진하고 각국 간 파트너십을 강화하기로 했다. 캐나다와 영국은 금융·정책 협력을 확대하며, 이탈리아의 에니(ENi)는 캐나다 광물 스타트업에 투자해 생산기반을 넓힐 계획이다. 중국은 이에 즉각 반발하며 "국제 무역 질서를 훼손하지 말라"고 경고했다. [미니해설] G7, "희토류 중국 종속 탈피" 선언 미중 정상회담이 희토류 갈등의 확전을 피한 채 마무리된 직후, 주요 7개국(G7)이 '핵심 광물 동맹'을 공식 출범시키며 본격적인 대중 견제에 나섰다. 이번 동맹은 단순한 경제 협력 체제를 넘어, 반도체·전기차·국방 등 전략 산업의 자원 공급망을 재편하려는 지정학적 행보다. 이번 합의는 캐나다 토론토에서 열린 G7 에너지 장관 회의에서 채택됐다. 캐나다, 미국, 영국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 일본 등 7개국은 이틀간의 회의를 통해 ‘핵심 광물 생산 동맹’을 결성하고 세부 이행 계획을 발표했다. 핵심 내용은 △25개 신규 투자 프로젝트 추진 △광물 탐사·정제·재활용 전 주기 협력 △참여국 간 기술 및 인력 교류 확대 등이다. 이번 조치는 지난 6월 G7 정상회의에서 채택된 ‘핵심 광물 행동 계획(CMAP)’의 연장선으로, 국방·청정에너지·첨단 제조업 공급망의 안정화를 목표로 한다. 영국 수출금융청(UKEF)은 캐나다 천연자원부와 협력해 캐나다 광산 개발에 금융 지원을 검토 중이며, 이탈리아 에니(ENi)는 리튬·흑연·희토류 정제와 재활용 분야의 스타트업 투자로 북미 공급망에 참여할 계획이다. "중국 중심의 희토류 시장, 구조적 위험" 이번 G7의 연대 강화는 희토류 공급을 사실상 장악한 중국을 견제하기 위한 명확한 신호다. 희토류는 전기차 모터, 스마트폰, 레이더, 미사일 유도장치 등 첨단산업과 국방 분야의 핵심 소재다. 중국은 전 세계 생산의 약 70%, 정제·가공의 80% 이상을 담당하고 있어, 세계 시장에 막대한 영향력을 행사하고 있다. AFP 통신은 "G7의 움직임은 중국이 과도한 지배력을 유지해온 희토류를 비롯해 첨단 기술 산업에 필수적인 금속 전반의 생산·개발을 겨냥한 것"이라고 평가했다. 팀 호지슨 캐나다 에너지부 장관은 "이번 계획은 중국 의존을 줄이겠다는 명확한 메시지"라며 "시장 집중도를 완화해 공급망의 위험을 줄일 것"이라고 밝혔다. 미국 라이트 장관 역시 "중국은 비시장적 수단으로 글로벌 생산을 제한해 전략적 지렛대를 확보했지만 이제 세계가 이를 인식하고 있다"고 지적했다. 중국, "국제 규칙 훼손" 반발 중국은 즉각 강경 대응에 나섰다. 중국 외교부 궈자쿤 대변인은 "G7이 소집단 규칙으로 국제 경제 질서를 파괴하고 있다"며 "시장경제 원칙을 지키라"고 경고했다. 이어 중국 상무부는 '2026~2027년도 텅스텐·안티몬·백은 등 희귀 금속 수출 관리 강화안'을 발표하며, 사실상 수출 통제 강화를 예고했다. 이는 G7의 광물 동맹 결성에 맞불을 놓는 조치로 풀이된다. 중국은 희토류뿐 아니라 텅스텐·리튬·흑연 등 다른 전략 광물에서도 영향력을 유지하려는 움직임을 보이고 있다. '희토류 전쟁' 2막 예고 G7의 핵심 광물 동맹 출범은 단기적으로는 안정된 공급망 확보를, 장기적으로는 ‘탈(脫)중국’ 자원 체계 구축을 목표로 한다. 미국은 이미 동맹국과 함께 인도-태평양 지역에서 희토류 대체 생산기반을 모색 중이며, 일본은 호주·베트남 등과의 협력을 강화하고 있다. 유럽 역시 재활용 기술과 폐광물 회수 산업을 집중 육성하고, 금융기관을 통한 투자 연계에 속도를 내고 있다. 전문가들은 "G7이 추진하는 광물 동맹은 단순한 산업 협력 이상으로, 자원 패권 경쟁의 새로운 단계"라며 "중국의 반발이 거세질수록 자원 무기화 리스크가 커질 가능성도 있다"고 전망한다. 이번 '핵심 광물 동맹'은 미중 간 희토류 갈등의 임시 봉합선을 넘어서, 향후 글로벌 공급망 전쟁의 본격적인 서막을 알리는 신호탄이 되고 있다.
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G7, '핵심 광물 동맹' 출범⋯中 희토류 지배력에 맞불
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[퓨처 Eyes(108)] MIT, '초소형 분자 실험실'로 원자핵 내부 첫 탐사 성공
- 우주가 텅 비어있지 않은 것은 기적에 가깝다. 138억 년 전 빅뱅(Big Bang) 직후, 세상은 물질과 그 거울상인 반물질로 똑같이 나뉘어 있었다. 이 둘은 만나면 빛을 내며 쌍소멸(雙消滅)하는 운명이었다. 만약 이론대로 이들이 완벽한 대칭을 이뤘다면, 우주는 텅 빈 빛으로만 가득 찼어야 한다. 하지만 '무언가'가 그 균형을 깼고, 물질만 남아 지금의 우주와 우리가 존재하게 됐다. 현대 물리학의 가장 큰 수수께끼인 이 '대칭 위반'의 증거를 찾기 위해 미국 매사추세츠 공과대학교(MIT) 연구진이 원자핵 내부의 비밀을 직접 들여다볼 수 있는 획기적인 길을 열었다. 이는 원자 자신의 전자를 '소통 수단(communicator)'으로 활용하는 혁신적인 접근법으로, 수 킬로미터에 달하는 거대한 입자 가속기 대신, 분자(molecule) 자체를 '초소형 정밀 실험실'로 활용하는 새로운 기술이다. 연구팀은 이 방법을 통해 원자 자신의 전자가 핵 내부를 탐사하고 그 정보를 밖으로 가져오도록 하는 데 성공했다. 핵물리학 분야의 중대한 진전이라는 평가다. 현대 물리학의 근간인 '표준 모형(Standard Model)'은 물리학자들이 가진 '우주 규칙서'에 비유할 수 있다. 그러나 이 규칙서의 첫 장부터 '왜 물질만 남았는지'를 설명하지 못하는 치명적인 오류가 있는 셈이다. 과학자들은 이 완벽해야 할 저울을 한쪽(물질)으로 기울게 한 '보이지 않는 손', 즉 '기본 대칭 위반(violation of fundamental symmetries)'의 추가 근원을 찾고 있다. 그리고 그 강력한 증거가 특정 원자의 핵 내부에 숨어있을 것으로 추정해왔다. 문제는 원자핵 내부를 정밀하게 관측하는 것이 극도로 어렵다는 점이다. 역사적으로, 이 미시 세계를 탐구하기 위해 인류는 수 킬로미터에 걸쳐 퍼져 있는 거대한 '입자 가속기'에 의존해왔다. 입자 가속기는 전자나 양성자 같은 입자들을 빛에 가까운 속도로 가속시켜 목표물인 원자핵에 강력하게 충돌시킨다. 이 충격으로 원자핵이 산산조각 날 때 나오는 파편들을 분석해 내부 구조를 역추적하는 방식이다. 거대 가속기 대체할 '분자 실험실' 그러나 미국 매사추세츠 공과대(MIT) 연구팀은 이러한 패러다임을 전환하는 접근법을 택했다. 연구팀은 지난 10월 23일 국제 학술지 '사이언스(Science)'에 발표한 논문에서, 원자핵을 부수는 대신 '분자' 환경을 이용해 원자핵 내부를 '탐색'하는 방법을 고안했다. 이는 분자 중심의 접근법을 사용하여 핵 구조를 직접 탐사하는 더 접근하기 쉬운 방법이다. 연구팀이 사용한 물질은 '플루오린화 라듐(Radium monofluoride, RaF)'이라는 특수 분자다. 연구팀은 라듐(Radium) 원자와 플루오린(Fluorine) 원자를 화학적으로 결합시켰다. 연구팀은 이 분자 구조 내에서 라듐 원자 궤도를 도는 전자의 에너지 수준을 세심하게 측정했다. 이 설정은 사실상 소형 입자 충돌기를 모방한 것으로, 전자를 가두고 전자가 때때로 핵을 뚫고 들어가 그 구성 요소와 상호작용하는지 확인할 수 있게 해준다. 핵심은 원자가 분자라는 더 큰 구조물 내부에 갇히면, 그 궤도를 도는 전자들 역시 분자 내부의 강력한 전기장으로부터 막대한 영향을 받는다는 점이다. 논문의 공동 저자인 실비우-마리안 우드레스쿠 박사는 "이 방사성 원자(라듐)를 분자 내부에 넣으면, 그 전자가 경험하는 내부 전기장은 우리가 실험실에서 인공적으로 생성하고 적용할 수 있는 전기장보다 몇 차수나 더 크다"라며 "이 구성은 어떤 면에서 분자가 거대한 입자 충돌기처럼 작동하여 라듐의 핵을 탐사할 더 나은 기회를 제공한다"고 설명했다. 이 강력한 내부 전기장은 라듐 원자의 전자들을 사실상 '압착'시키는 효과를 낸다. 이렇게 행동반경이 좁아진 전자들은 원자핵 주변을 맴돌다가, 핵 내부로 잠시 '스며들어갈' 확률이 극적으로 높아진다. 핵 정보 빼내 온 '전령 전자' 연구팀은 이렇게 생성한 플루오린화 라듐 분자를 포획해 냉각시킨 뒤, 진공 챔버를 통해 조심스럽게 이동시키며 분자와 상호작용하도록 맞춤 제작한 레이저 빛을 쏘였다. 이 레이저를 통해 라듐 전자의 에너지 상태를 정밀하게 측정한 결과, 예상치와 미세한 '에너지 변화(shift)'가 있음을 감지했다. 이 에너지 변화는 비록 분자를 들뜬 상태로 만드는 데 사용된 레이저 광자 에너지의 약 100만분의 1에 불과할 정도로 극히 미미했다. 그러나 이 '미묘한 불일치'야말로, 전자가 핵 외부가 아닌 '핵 내부'로 분명히 진입했으며, 그 안의 양성자 및 중성자들과 상호작용했다는 결정적인 증거가 됐다. 핵을 방문하고 빠져나온 전자가 핵 내부의 중요 정보를 전달하는 에너지 변화를 회수하여 외부 세계로 전달하는 '전령(messenger)' 역할을 충실히 수행한 것이다. 논문의 제1 저자인 셰인 윌킨스 박사는 "우리는 핵과 핵 외부 전자 간의 상호작용이 어떤 모습인지 이미 알고 있다"라며 "이 전자 에너지를 매우 정밀하게 측정했을 때, 전자가 핵 외부에서만 상호작용한다고 가정한 예상치와 정확히 일치하지 않았다. 이는 그 차이가 반드시 핵 내부에서의 전자 상호작용 때문임을 말해준다"고 설명했다. 우주 비밀의 열쇠, '배 모양' 라듐 핵 그렇다면 연구팀은 왜 수많은 원소 중에 하필 '라듐'을 선택했을까? 대부분의 원자핵은 완벽한 '공 모양'이라 대칭이 깨진 신호를 찾기 어렵다. 하지만 라듐의 핵은 럭비공처럼 한쪽이 더 불룩한 비대칭 '배(pear) 모양'을 하고 있다. 이론가들은 바로 이 독특한 기하학적 구조가, 우리가 찾고 있는 미세한 '대칭 위반' 신호를 수백 배 이상 '증폭'시켜 관측 가능한 수준으로 만들어줄 특별한 실험실이라고 예측해왔다. 논문의 공동 저자인 로널드 페르난도 가르시아 루이스 MIT 부교수는 "라듐 핵은 전하와 질량이 비대칭이라는 매우 이례적인 특성 때문에, 이러한 대칭성 깨짐을 증폭시키는 역할을 할 것으로 예측한다"고 말했다. 그의 연구 그룹은 이 라듐 핵에서 대칭 위반의 징후를 찾기 위한 방법 개발에 주력해왔다. 물론 라듐 핵을 탐사하는 데는 여러 가지 어려움이 따른다. 라듐은 자연 방사성 원소이며 반감기(수명)가 짧다. 연구팀은 플루오린화 라듐을 소량만 생산할 수 있었기 때문에, 관련 상호작용을 포착하기 위해서는 극도로 민감한 측정 기술이 필수였다. "핵 내부 지도 그릴 것"…물질-반물질 수수께끼 풀린다 이번 성공으로 연구팀은 원자핵 내부의 '자기 분포(magnetic distribution)'를 측정할 수 있는 길을 열었다. 원자핵 속의 양성자와 중성자는 각각 작은 자석처럼 행동하는데, 이 자석들의 방향이 핵 내부의 공간 배열에 따라 어떻게 달라지는지(어떻게 정렬되어 있는지) 상세히 규명할 수 있게 됐다. 가르시아 루이스 교수는 "우리는 이제 핵 내부를 들여다볼 수 있다는 증거를 가졌다"라며 "이는 배터리의 전기장을 측정하는 것과 같다. 사람들은 배터리 외부의 전기장은 측정할 수 있지만, 배터리 내부를 측정하는 것은 훨씬 더 어렵다. 그리고 우리가 지금 할 수 있는 일이 바로 그것"이라고 이번 성과의 의미를 비유했다. 연구팀의 다음 목표는 핵 내부의 힘 분포를 매핑하기 위해, 이 플루오린화 라듐 분자들을 더 낮은 온도로 냉각시키고, '배 모양' 핵의 방향을 원하는 대로 정밀하게 제어하는 기술을 확립하는 것이다. 현재는 분자 속의 라듐 핵이 무작위 방향으로 있지만, 그 방향을 통제할 수 있으면 더 정밀한 측정으로 핵 내부의 힘 분포를 상세히 규명하고, 마침내 우주론의 난제인 기본 대칭 위반의 증거를 탐색할 수 있다. 가르시아 루이스 교수는 "라듐 함유 분자는 자연의 기본 대칭 위반을 탐색하는 데 매우 민감한 시스템이 될 것으로 예측한다"며 "(우리는) 이제 그 탐색을 수행할 방법을 가졌다"고 말했다. 연구팀은 앞으로 이 새로운 방법으로 라듐의 특성을 더 탐구하여, 우리 우주의 구조에 대한 새로운 진실을 밝혀낼 수 있을 것으로 기대한다. 이 연구는 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)의 지원을 받았다.
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[퓨처 Eyes(108)] MIT, '초소형 분자 실험실'로 원자핵 내부 첫 탐사 성공
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[신소재 신기술(202)] 표고버섯으로 구동되는 컴퓨터 메모리⋯'생체 기반 반도체' 가능성 열렸다
- 미국 오하이오주립대 과학자들이 표고버섯(Lentinula edodes)에서 자라는 균사체(mycelium)를 활용해 정보 저장 기능을 갖춘 컴퓨터 메모리 소자를 구현했다. 기존 실리콘 기반 메모리와 유사한 성능을 확보하면서도 저비용·고확장성과 친환경성을 갖춘 차세대 기술로 주목받는다. 연구팀은 버섯의 뿌리 역할을 하는 균사체 구조가 전기·화학 신호로 정보를 전달하는 신경망과 유사하다는 점에 착안했다. 균사체 조직을 건조해 회로에 연결한 뒤 전류를 흘려보내자, 이전의 전기적 상태를 기억하는 '멤리스터(memristor)' 특성이 나타났다. 이는 뇌 신경세포 사이의 시냅스 역할을 모사할 수 있는 핵심 기술이다. 해당 연구에 대해서는 오하이오 스테이트 뉴스, 사이언스 얼럿, IFL사이언스 등 다수 외신이 보도했다. 연구팀은 새로운 멤리스터의 성능을 연구하기 위해 표고버섯과 양송이버섯 샘플을 배양했다. 배양을 완료한 뒤 장기 생존 가능성을 확보하기 이해 탈수 과정을 거친 후, 특수 전기 회로에 연결하고 다양한 전압과 주파수에 연결했다. 연구 결과에 따르면 '머쉬리스터(mushristor)'로 불린 이 소자는 초당 약 5850회(약 170마이크로초 간격)의 신호 전환 성능을 보여, 상용 저속 메모리와 비슷한 수준을 기록했다. 오하이오주립대 소속 연구자 존 라로코(John LaRocco) 박사는 "생물학적 신경활동과 유사한 방식으로 작동하는 칩은 대기전력 소모가 작아 경제적 이점이 크다"고 설명했다. 정확도는 약 90%로, 버섯을 사용한 특이한 시스템으로서는 놀라운 수치였지만 실용적인 저장 장치를 만들기 위해서는 개선해야 할 부분이 있음을 보여줬다. 연구팀은 내구성과 방사선 저항성이 뛰어난 표고버섯 종을 선택해, 페트리 접시에서 균사체를 성장시킨 뒤 자연 건조 과정을 거쳐 소자로 활용했다. 다만 전압이 높을수록 성능 저하가 나타나 추가 균사체를 병렬 연결해 보완하는 방식으로 실험을 이어갔다. 라로코 박사는 "균사체(곰팡이) 전자공학은 새로운 개념은 아니지만, 지속 가능한 컴퓨팅 시스템 개발에 이상적인 후보로 부상했다"고 말했다. 균사체 메모리스터는 생분해성으로, 기존 메모리스터나 반도체보다 제조 비용이 저렴해 전기 낭비를 최소화하기 때문이다. 기존 반도체는 종종 고가의 희토류 광물과 데이터 센터의 막대한 에너지를 필요로 한다. 그는 "균사체를 컴퓨팅 기판으로 활용한 연구는 직관적이지 않은 환경에서 이전에도 시도된 바 있으나, 우리의 연구는 이러한 메모리스티브 시스템 중 하나를 한계까지 끌어올리려 시도한 것"이라고 설명했다. 이번 기술이 즉각 대중용 컴퓨팅 장비에 적용되기에는 한계가 있으나, 연구진은 개인용 장치부터 항공우주 분야까지 다양한 응용 가능성을 제시했다. 표고버섯은 방사선에 강한 것으로 알려져 있다. 이에 연구팀은 표고버섯으로 만든 장치는 우주 탐사에 적합할 것이라고 말했다. 라로코 박사는 "필요한 것은 퇴비 더미와 간단한 전자장비 정도"라며 "균류 기반 컴퓨팅 연구는 지금 당장도 시작할 수 있는 영역"이라고 말했다. 유기 멤리스터는 아직 초기 개발 단계에 있지만 연구진은 논문에서 "컴퓨팅의 미래는 균류(fungal)일 수 있다"고 표현했다. 이번 연구 성과는 미국 공공과학 도서관 온라인 학술지 '플로스 원(PLOS One)'에 게재됐다.
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[신소재 신기술(202)] 표고버섯으로 구동되는 컴퓨터 메모리⋯'생체 기반 반도체' 가능성 열렸다
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KAIST, '로봇 우주정거장' 시대 연다⋯우주 서비스·제조 연구센터 출범
- 한국과학기술원(KAIST) 우주연구원은 24일 대전 본원 학술문화관에서 '우주 서비스 및 제조 연구센터(ISMRC)'를 공식 출범했다. ISMRC는 과학기술정보통신부의 2025년도 기초연구사업으로 선정된 대형 중장기 프로젝트로, 향후 10년간 국비 500억 원과 시비 36억 원을 포함해 총 712억 원이 투입된다. 센터는 로봇이 운영하는 무인 우주정거장 구축을 목표로, 로보틱스 기반 우주 제조 기술과 물자 회수 기술 등 차세대 우주 인프라 확보에 나선다. 한재흥 우주연구원장을 비롯한 KAIST 교수진 14명이 연구를 주도하며, 개소식과 함께 한국항공우주연구원, 일본 과학기술대학, 미국 캘리포니아공대 등 주요 기관이 참여한 국제 심포지엄도 개최됐다. 대전시는 ISMRC를 지역 우주산업 혁신의 거점으로 육성하겠다고 밝혔다. [미니해설] KAIST "로봇 운영 우주정거장 목표" KAIST가 우주 산업의 '차세대 성장축'으로 꼽히는 우주 서비스 및 제조 분야의 주도권 확보에 본격 나섰다. 국내 최초로 로보틱스 기반 우주 제조·정비 기술을 집중 연구하는 '우주 서비스 및 제조 연구센터(ISMRC)'가 24일 공식 출범하면서, 한국 우주산업의 미래 지형도가 바뀌고 있다. ISMRC는 과학기술정보통신부가 추진하는 2025년도 기초연구사업 중 대형 장기 프로젝트로, 향후 10년간 712억 원(국비 500억, 시비 36억 등)이 투입된다. 센터의 핵심 목표는 "로봇이 운영하는 무인 우주정거장 구축"이다. 우주 공간에서 로봇이 위성을 정비하고, 부품을 교체하거나 새로운 구조물을 조립·제조하는 기술을 개발해 미래 우주 서비스 생태계의 핵심 인프라를 마련한다는 전략이다. 이를 위해 KAIST는 ▲우주 제조용 로보틱스 ▲궤도상 정비(On-Orbit Servicing) ▲우주 물자 회수 및 재활용 기술 ▲위성군집 운용 등 네 가지 핵심 축으로 연구를 추진한다. 한재흥 우주연구원장을 중심으로 기계, 항공우주, 전자, 재료공학 등 다양한 분야의 교수진 14명이 공동으로 참여해 다학제 융합 연구체계를 구축했다. 이번 출범은 세계적으로 '뉴스페이스(New Space)' 시대, 즉 민간 중심의 우주경제가 본격화되는 흐름과 맞물려 있다. 미국의 스페이스X, 아마존, 블루오리진 등 글로벌 기업들이 주도하는 우주 서비스·제조 시장은 2030년까지 수십조 원 규모로 성장할 전망이다. 위성 수명 연장, 우주정거장 유지보수, 궤도상 조립·제조와 같은 신산업 영역이 새로운 경제 생태계를 형성할 것으로 기대된다. 한재흥 원장은 "산·학·연·관 협력을 통해 우주 서비스 및 제조 분야의 핵심 기술을 선도하고, 민간 중심의 산업 생태계 조성에 기여하겠다"고 밝혔다. 그는 특히 "KAIST가 보유한 우주로봇, 자율비행, 정밀제어 기술이 결합하면 한국형 우주 제조 플랫폼 구축이 가능하다"고 덧붙였다. 개소식과 함께 열린 국제 심포지엄에는 한국항공우주연구원, 일본 과학기술대학, 미국 캘리포니아공과대학 등 주요 연구기관 관계자들이 참석해 협력 방안을 논의했다. 행사에서는 ▲우주항공용 적층제조(3D 프린팅) 기술 ▲항공우주 복합소재 ▲군집위성 개발 ▲우주 제조 로보틱스 등 4개 분야 워크숍이 병행됐다. 참석자들은 "우주 제조와 정비는 발사 중심의 기존 산업 구조를 넘어, 지속 가능한 우주경제로의 전환을 이끄는 핵심 분야"라고 입을 모았다. 지방정부도 지원 의지를 밝혔다. 손철웅 대전시 미래전략산업실장은 "KAIST와 함께 ISMRC를 대전형 우주산업 혁신 플랫폼으로 발전시켜 지역 기업의 기술 경쟁력을 높이겠다"며 "대전이 대한민국 우주산업의 중심도시로 자리 잡도록 행정적 역량을 집중하겠다"고 말했다. 전문가들은 이번 센터 출범이 향후 한국의 '우주 2.0 시대'를 여는 분수령이 될 것으로 보고 있다. 그동안 국내 우주개발은 발사체·위성 제작 등 '단발성 프로젝트' 중심이었다면, ISMRC는 궤도상 유지·보수와 같은 지속적 우주 서비스 체계를 구축하는 첫 시도이기 때문이다. 또한, 우주정거장에서 로봇이 수행하는 제조·수리 기술은 향후 달 궤도정거장(Gateway)이나 화성 탐사 인프라 구축에도 직접 응용될 수 있다. 세계 각국이 우주 거점 확보 경쟁을 벌이는 가운데, KAIST의 이번 도전은 한국이 미래 우주경제에서 '기술 주권'을 확보하기 위한 첫걸음으로 평가된다.
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KAIST, '로봇 우주정거장' 시대 연다⋯우주 서비스·제조 연구센터 출범
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[우주의 속삭임(150)] 20광년 밖 '슈퍼 지구' 발견⋯외계 생명 탐사의 새 이정표
- 지구에서 불과 20광년 떨어진 곳에서 새로운 '슈퍼 지구(super-Earth)'형 외계 행성이 발견됐다. 차세대 망원경으로 외계 생명체 존재 가능성을 탐사할 수 있는 유력 후보로 주목받고 있다. 미국 펜실베이니아주립대 연구진을 포함한 국제 공동 연구팀은 최근 왜성(矮星) 'GJ 251'을 공전하는 외계 행성 'GJ 251 c'를 발견했다고 23일(현지시간) 밝혔다. 연구진은 이 행성이 지구 질량의 약 4배로 추정되며 암석형 행성일 가능성이 높다고 밝혔다. 해당 연구는 같은날 학술지 천문학 저널(The Astronomical Journal)에 발표했다. 연구를 이끈 수브라스 마하다반 펜실베이니아주립대 교수는 "이 행성은 '골디락스 존(Goldilocks Zone)'이라 불리는 거주 가능 구역에 위치해 있어, 액체 상태의 물이 존재할 수 있다면 생명체가 서식할 환경을 갖췄을 가능성이 있다"고 설명했다. ‘골디락스 존'은 천문학과 행성과학에서 생명체가 존재할 수 있는 '적당한 거리의 영역'을 뜻하는 용어다. 영국 동화 골디락스와 세 마리 곰(Goldilocks and the Three Bears)에서 유래했다. 이 이야기에서 주인공 골디락스는 너무 뜨겁지도, 너무 차갑지도 않은 '딱 알맞은' 죽(porridge)을 고른다. 이와 같은 맥락으로, 천문학자들은 별과 행성 사이의 거리 중 생명체가 살기에 '딱 알맞은' 온도 조건이 유지되는 구간을 '골디락스 존'이라고 부른다. 이번 발견은 약 20년에 걸친 장기 관측 데이터와 정밀 분광 분석을 결합해 얻은 결과다. 연구진은 미국 텍사스 맥도널드 천문대의 허비-에벌리 망원경에 장착된 고정밀 근적외선 분광기 '거주가능 구역 행성 탐색기(HPF·Habitable-Zone Planet Finder)'를 이용해 이 행성을 포착했다. HPF는 펜실베이니아주립대가 설계·제작을 주도했으며, 거주가능 구역 내 지구형 행성을 탐색하기 위해 개발된 장비다. 연구진은 항성 'GJ 251'의 미세한 진동, 즉 도플러 효과로 인한 '별빛의 흔들림'을 정밀 분석해 이 행성의 존재를 확인했다. 먼저 기존에 알려진 내행성 'GJ 251 b'의 주기(14일)를 보정한 후, 새로 관측된 54일 주기의 강한 신호를 포착함으로써 더 큰 질량을 가진 외행성의 존재를 입증했다. 이후 연구진은 애리조나 키트피크 국립천문대의 NEID 분광기를 이용해 같은 신호를 재확인했다. 연구를 총괄한 코리 비어드(캘리포니아대 어바인 캠퍼스 박사)는 "이번 발견은 관측 기술과 데이터 분석이 결합된 최첨단 과학의 성과"라며 "향후 대형 지상망원경이 가동되면 이 행성을 직접 관측해 대기 성분을 분석할 수 있을 것"이라고 말했다. 행성 탐사는 항성의 활동(별의 자기폭풍이나 흑점 등)이 행성의 신호로 오인되는 어려움이 크다. 이를 극복하기 위해 연구진은 다양한 파장에서 나타나는 신호의 변화를 비교·분석하는 복합 계산 모델을 활용했다. 마하다반 교수는 "항성의 잡음 속에서 미세한 신호를 구분하는 것은 매우 정교한 분석이 필요한 작업"이라며 "이번 연구는 복합 데이터 과학과 첨단 분광 기술이 결합한 대표적 사례"라고 설명했다. 이 발견은 펜실베이니아주립대 계산·데이터과학연구소(ICDS)와 미국 국립과학재단(NSF), 미 항공우주국(NASA), 하이징-사이먼스 재단의 지원을 받아 수행됐다. 펜실베이니아주립대 천문학과의 에릭 포드 교수는 "이번 연구는 다학제적 협력의 모범"이라며 "정교한 통계 분석과 고해상도 데이터를 결합함으로써 미래의 외계 생명 탐사에 새로운 길을 열었다"고 말했다. 현재 기술로는 이 행성을 직접 촬영하거나 대기 조성을 확인하기 어렵지만, 30m급 차세대 지상 망원경이 가동되면 대기 중 생명활동의 화학적 징후를 탐색할 수 있을 것으로 기대된다. 마하다반 교수는 "우리가 찾는 것은 단지 행성이 아니라, 생명이 존재할 수 있는 또 다른 지구의 가능성"이라며 "이번 발견은 향후 10년 내 생명체 탐색의 결정적 단서를 제공할 중요한 대상"이라고 밝혔다.
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[우주의 속삭임(150)] 20광년 밖 '슈퍼 지구' 발견⋯외계 생명 탐사의 새 이정표
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[우주의 속삭임(149)] 달 뒷면 먼지에서 태양계 물의 기원 단서 발견
- 달 뒷면의 토양 샘플dptj 태양계의 물 기원 단서가 발견됐다. 중국의 달 탐사선 '창어(嫦娥) 6호'가 가져온 달 뒷면의 먼지 시료에서 물을 함유한 희귀 운석 조각이 발견됐다고 웹사이트 PHYS와 과학 기술 전문 매체 사이언스 얼럿이 21일 보도했다. 연구진은 이번 발견이 태양계 내 물의 기원과 생명 형성 요소의 이동 과정을 새롭게 규명할 수 있는 단서를 제공한다고 밝혔다. 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표된 연구에 따르면, 창어 6호가 2024년 6월 지구로 가져온 시료에서 '탄소질 콘드라이트(CI 콘드라이트)' 계열의 미세 입자 7개가 확인됐다. 이는 생명체 구성에 필수적인 물과 유기물을 다량 포함한 운석으로, 지구 대기권에서는 대부분 소멸돼 채집이 어려운 물질이다. 달은 대기가 희박해 이러한 운석의 흔적을 그대로 보존할 수 있다. 다시 말하면, CI 콘드라이트는 운석 중 가장 많은 물과 휘발성 물질을 함유하며, 소행성 류구(Ryugu)나 베누(Bennu) 같은 우주 암석과 유사한 성분을 지닌다. 이들은 매우 다공성이며 '습윤'한 상태로, 무게의 최대 20%가 수화 광물 형태의 물로 결합되어 있다. 그로 인해 CI 콘드라이트는 다른 우주 암석에 비해 유난히 부드럽고 부서지기 쉬워 대기권 진입 및 충돌 시 파괴될 위험이 특히 크다. 이런 특성 때문에 CI 콘드라이트는 지구에서 발견되는 운석 중 채 1%도 되지 않는 매우 희귀한 운석이다. 중국과학원 지구화학자 왕 진투안과 천지밍이 이끄는 연구팀은 CI 콘드라이트를 찾기 위해 창어-6호의 충돌 물질 조각 5000개를 조사했다. 이 시료는 크레이터 내 크레이터인 아폴로 분지에서 채취됐다. 아폴로 분지는 달 표면의 약 4분의 1을 차지하는 거대한 남극-에이트켄 분지 안에 위치한다. 이곳은 고대 충돌 잔해물을 찾기에 최적의 장소였다. 연구진은 달의 시료 2g을 정밀 분석한 결과, 철·망간·아연 비율과 산소 동위원소 조성을 통해 이 입자들이 달 기원의 암석이 아니라 외부 천체에서 유입된 물질임을 확인했다. 해당 입자는 고에너지 충돌로 녹은 암석이 식으며 형성된 것으로, 지구와 달에 더 많은 수분 함유 소행성이 충돌했음을 시사한다. 연구팀은 올리빈을 함유한 후보 물질 중에서 CI 콘드라이트의 올리빈과 화학적으로 동일한 7가지 물질을 찾아냈다. 연구를 이끈 중국과학원 왕 진투안박사는 "이번 발견은 지구에 떨어진 운석 표본이 실제 태양계의 충돌 역사를 대표하지 못한다는 점을 보여준다"며 "달의 시료는 휘발성 물질이 풍부한 외계 천체가 얼마나 자주 지구와 달을 강타했는지를 알려주는 창(窓)"이라고 설명했다. 이번 연구는 태양계 형성 초기, 물과 유기물이 어떻게 내행성 영역으로 운반됐는지를 밝히는 중요한 단초로 평가된다. 전문가들은 향후 창어 6호 시료의 추가 분석이 물의 기원뿐 아니라 지구 생명체 탄생 과정에 대한 새로운 이해를 열 수 있을 것으로 보고 있다.
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[우주의 속삭임(149)] 달 뒷면 먼지에서 태양계 물의 기원 단서 발견
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[우주의 속삭임(144)] 영국 앞바다 실버핏 크레이터, 4천200만년 전 소행성 충돌 흔적
- 북해 해저에 묻혀 있던 '실버핏 크레이터(Silverpit Crater)'가 소행성 충돌로 형성됐다는 사실이 20여 년 만에 과학적으로 확정됐다. 영국 요크셔 해안에서 약 129㎞ 떨어진 북해 해저 700m 지점에서 발견된 이 크레이터는 지름이 약 3㎞에 달한다. 2002년 처음 보고된 이후 원형의 형태와 중심부 돌출 등 충돌 흔적을 갖추고 있음에도 불구하고, 염분 지층 이동이나 화산 활동 등 다른 지질학적 원인 가능성이 제기돼 논쟁이 이어져 왔다. 초기 연구에서는 이 분화구가 충돌 분화구일 가능성이 제기됐다. 분화구의 중앙 봉우리, 원형 모양, 그리고 동심원 형태의 단층들은 초고속 충돌과 관련된 특징이다. 그러나 다른 과학자들은 분화구 구조가 분화구 바닥 아래 깊숙이 소금이 이동했거나 화산 활동으로 인해 해저가 붕괴되어 발생했다고 주장했다. 스코틀랜드 해리엇와트대학의 위스딘 니콜슨 교수 연구팀은 최신 3차원(3D) 지진파 탐사 자료와 1980년대 석유 시추 당시 확보된 암석 절편을 재분석해 소행성 충돌의 명확한 증거를 확보했다고 20일 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표했다. 지진 영상을 사용하고 암석 샘플을 분석한 새로운 연구에 따르면, 이는 폭 160m(535피트) 소행성이 지구에 충돌한 것으로 밝혀졌다. 연구에 따르면, 충돌 당시 서쪽에서 비스듬히 날아든 소행성이 초속 15㎞ 속도로 해저를 강타해 1.5㎞ 높이의 바위·해수가 치솟은 뒤 100m가 넘는 거대한 쓰나미로 이어졌다. 충돌체의 크기는 길이 160m, 축구장 1개 반 크기에 해당하는 규모로 추정된다. 에든버러 헤리엇-와트 대학의 준교수인 위스딘 니콜슨 박사는 새로운 기술이 분화구의 기원에 대한 미스터리를 푸는 데 도움이 되었다고 말했다. 그는 "자연환경연구위원회의 자금 지원을 받은 연구팀이 희귀한 '충격을 받은' 석영 샘플을 회수해 논쟁을 종식시켰다"고 말했다. 연구팀은 시추 샘플에서 극한 충격압에서만 형성되는 석영·장석 미세 입자의 흠집을 확인한 것. 니콜슨 교수는 "지구상 어떤 지질 과정도 이런 흔적을 남길 수 없다"며 "이번 발견은 소행성 충돌 기원설을 의심의 여지 없이 입증한다"고 강조했다. 지진 기록에 따르면 이 충돌은 약 4,200만년에서 4,600만년 전인 에오세(Eocene, 신생대 고제3기의 두 번째 시기로 시신세라고도 함)에 발생한 것으로 여겨진다. 실버핏 크레이터는 전 세계적으로 확인된 250여 개의 충돌구 가운데 보존 상태가 탁월한 사례로 꼽힌다. 연구진은 이를 멕시코의 칙술루브(Chicxulub) 크레이터, 서아프리카 앞바다 나디르(Nadir) 크레이터와 함께 지구 진화사 연구에 중요한 단서로 평가하고 있다. 치술루브 크레이터는 약 6,600만년 전 소행성 충돌로 인해 발생했으며, 이 충돌로 공룡이 멸종한 것으로 여겨진다고 BBC는 전했다. 전문가들은 이번 성과가 과거 지구 생태계에 대한 이해뿐 아니라, 미래 잠재적 소행성 충돌에 대한 대비에도 기여할 수 있다고 보고 있다.
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[우주의 속삭임(144)] 영국 앞바다 실버핏 크레이터, 4천200만년 전 소행성 충돌 흔적
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[우주의 속삭임(142)] 화성 중심부에 '고체 내핵' 존재 확인
- 화성 내부에 지구와 유사한 핵 구조가 있다는 사실이 밝혀졌다. 국제 연구진이 화성에 고체 내핵이 존재한다는 첫 지진학적 증거를 확인했다고 어스닷컴이 21일(현지시간) 보도했다. 이는 화성의 진화를 이해하는 데 핵심적인 단서를 제공하는 성과로 평가된다. 이번 연구는 중국과학기술대학(USTC) 후이싱 비(Huixing Bi) 연구원을 중심으로 진행됐다. 연구팀은 NASA의 착륙선 '인사이트(InSight)'가 2018년부터 2022년까지 수집한 지진파 데이터를 분석해 이같은 결과를 얻었다. 팀은 화성에서 발생한 지진파가 핵을 통과하거나 반사되는 특성을 면밀히 추적해 고체 내핵의 존재를 입증했다. 분석 결과, 화성 내핵은 행성 반지름의 약 18%에 해당하는 규모로 추정되며, 이는 지구와 달의 내핵과 구조적 유사성을 보여준다. 특히 PKiKP(내핵 경계 반사파)와 PKKP(외핵 통과파)라는 두 가지 지진파가 핵심적 증거로 제시됐다. PKiKP는 액체 외핵과 고체 내핵의 경계에서 반사되는 파동으로, 지구의 내핵 연구에도 활용되는 주요 자료다. 연구진은 또 내핵이 순수한 철·니켈로만 구성된 것이 아니라, 산소와 같은 가벼운 원소가 혼합된 상태임을 시사하는 속도 변화를 확인했다. 이는 내핵이 오랜 시간에 걸쳐 결정화 과정을 겪고 있으며, 화성 내부의 열적·화학적 진화를 반영한다는 점에서 중요한 의미를 갖는다. 과거 연구에서는 화성이 액체 외핵을 보유하고 있음이 확인됐지만, 고체 내핵의 존재는 불분명했다. 이번 발견은 화성이 지구와 마찬가지로 액체 외핵과 고체 내핵을 동시에 갖춘 행성임을 보여주며, 과거 화성이 강력한 자기장을 가졌던 이유와 이후 소멸 과정에 대한 이해를 넓히는 데 기여할 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처'에 게재됐다. 전문가들은 이번 연구가 단일 탐사선 관측만으로도 행성 내부를 정밀 분석할 수 있음을 보여준 사례라며, 향후 다수의 착륙선을 통한 관측망이 구축된다면 화성뿐 아니라 다른 천체 내부 연구에도 큰 진전을 가져올 것으로 전망하고 있다.
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[우주의 속삭임(142)] 화성 중심부에 '고체 내핵' 존재 확인
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[우주의 속삭임(140)] 류구 모체 소행성에서 액체 상태의 물 흔적 발견⋯행성 형성 이론에 새 시각
- 일본 우주탐사선 '하야부사2'가 채취한 소행성 류구(Ryugu)의 암석 샘플에서 액체 상태의 물이 장기간 존재했음을 보여주는 증거가 확인됐다고 스페이스닷컴이 10일(이하 현지시간) 보도했다. 과학자들은 이번 발견이 태양계 형성 초기 조건과 지구 물의 기원에 대한 기존 가설을 바꿀 수 있다고 평가했다. 이날 국제학술지 네이처(Nature)에 발표된 연구에 따르면, 도쿄대 우주화학과 츠요시 이이즈카 교수 연구팀은 류구 암석 샘플에 포함된 루테튬·하프늄 방사성 동위원소 비율을 분석한 결과, 약 10억 년 전에도 유체 활동이 있었음을 밝혀냈다. 이는 물의 존재가 태양계 형성 초기 짧은 시기에만 국한됐다는 기존 정설을 뒤흔드는 결과다. 류구는 태양계 형성 초기 얼음과 먼지로 생성된 탄소질 소행성으로, 원시 지구에 물을 전달했을 가능성이 제기돼 왔다. 이번 연구는 특히, 충돌로 인한 충격이 얼음을 녹여 암석 내부로 액체가 스며들었을 가능성을 보여준다. 이 과정에서 루테튬이 용해돼 독특한 화학적 기록이 남은 것으로 추정된다. 연구팀은 "류구와 같은 천체가 지구에 훨씬 더 많은 양의 물을 공급했을 가능성이 있다"고 설명했다. 재패니즈타임스에 따르면 동위원소 비교 결과 류구와 같은 소행성에서 나온 물질이 지구 질량의 약 6%를 차지하는 것으로 나타났다. 만약 이 소행성들이 엄청난 양의 얼음을 가지고 있었다면, 지구로 운반된 물의 총량은 지구 질량의 최대 1.8배에 달했을 것이라고 이 매체는 전했다. 연구는 쌀알보다 작은 극미량의 샘플로 정밀 동위원소 분석을 수행하는 신기술을 통해 이루어졌다. 향후 연구팀은 류구 시료 내 인산염 광맥을 추가 분석해 물 흐름의 정확한 시기를 규명할 예정이다. 또한 연구진은 2023년 9월 NASA의 오시리스-렉스(OSIRIS-REx) 탐사선이 지구로 귀환시킨 소행성 베누(Bennu) 시료와의 비교 분석도 추진할 예정이다. 이를 통해 류구의 모체 소행성에서 늦은 시기에 발생한 물 흐름이 이 천체에서만 독특한 것인지, 아니면 다른 소행성에서도 비슷한 물 활동으 보존되었는지 확인할 수 있다. 이이즈카 교수는 "류구가 장기간 얼음을 보존했다는 사실은 지구 형성의 출발 조건이 우리가 생각했던 것보다 훨씬 습윤했음을 시사한다"며 "이는 지구 생명 탄생의 환경을 재해석하는 중요한 단서"라고 강조했다. 그는 또한 연구팀이 지구 형성 중에 얼마나 많은 물이 우주로 빠져나갔는지, 얼마나 많은 물이 지구의 맨틀과 핵 깊숙한 곳에 저장되어 있었는지, 그리고 오늘날 이곳에서 생명을 지탱하는 대륙과 바다의 균형을 이루기에 충분한 물이 지구 표면에 얼마나 남아 있었는지를 조사할 것이라고 밝혔다.
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[우주의 속삭임(140)] 류구 모체 소행성에서 액체 상태의 물 흔적 발견⋯행성 형성 이론에 새 시각
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[퓨처 Eyes(101) ]브룩헤이븐 연구소 '빅뱅 머신', 초기 우주 탐사 준비 완료
- 우주 탄생 직후의 '뜨거운 혼돈' 상태를 재현하는 '빅뱅 머신'이 본격적인 탐사를 위한 채비를 마쳤다. 미국 브룩헤이븐 국립연구소의 차세대 검출기 'sPHENIX'가 성능을 검증하는 핵심 시험을 성공적으로 통과하며, 태초의 물질로 알려진 '쿼크-글루온 플라스마(QGP)'의 특성을 정밀하게 재구성할 수 있음을 입증했다. '고에너지 물리학 저널' 최신호에 발표된 논문에 따르면, sPHENIX는 빛의 속도로 금 이온을 충돌시켰을 때 방출되는 입자의 수와 에너지를 정확히 측정하는 데 성공했다. 이 시험의 성공은 sPHENIX가 본격적인 과학 연구에 돌입할 준비가 됐음을 의미한다. '표준 촛불' 시험 통과…탐사 능력 입증 이번에 통과한 시험은 물리학에서 '표준 촛불(Standard Candle)' 테스트로 불린다. 이는 검출기의 정확도를 확인하는 매우 중요한 과정이다. 예를 들어, 우리는 100와트(W) 전구가 항상 같은 밝기를 낸다는 사실을 알고 있다. 만약 멀리 있는 100W 전구가 희미하게 보인다면, 우리는 그 밝기를 기준으로 거리를 계산할 수 있다. 이처럼 '표준 촛불' 시험은 이미 결과가 잘 알려진 입자 충돌을 일으켜, 검출기가 그 결과를 얼마나 정확하게 측정하는지 확인하는 작업이다. 이 시험을 통과해야만 앞으로 미지의 현상을 관측한 데이터 역시 신뢰할 수 있게 된다. 2024년 가을 3주 동안 진행된 이번 시험에서, 연구진은 금(金) 원자에서 전자를 떼어낸 '이온'을 빛의 속도에 가깝게 가속해 충돌시켰다. 그 결과, 이온들이 정면으로 충돌했을 때가 스치듯 비껴간 경우보다 10배 더 많은 하전 입자(전기적 성질을 띤 입자)를 생성했으며, 이 입자들의 에너지 또한 10배 더 강력하다는 예측된 결과를 정확히 측정해냈다. sPHENIX 공동연구단의 일원이자 전 대변인인 군터 롤런드 MIT 물리학과 교수는 "이는 검출기가 설계된 대로 작동한다는 것을 보여준다"며 "마치 10년간 만든 새 망원경을 우주로 보내 첫 사진을 성공적으로 찍은 것과 같다. 완전히 새로운 발견은 아닐지라도, 이제 새로운 과학을 시작할 준비가 됐음을 증명한 것"이라고 평가했다. 이번 논문의 주 저자인 하오런 정 MIT 물리학과 대학원생은 "이 강력한 기반 위에서 sPHENIX는 쿼크-글루온 플라스마 연구를 더 높은 정밀도와 해상도로 발전시킬 것"이라고 덧붙였다. 논문의 저자들은 모두 sPHENIX 공동연구단 소속으로, 이 연구단은 롤런드 교수와 하오렌 정(Hao-Ren Jheng) 연구원을 비롯해 MIT 베이츠 연구 및 공학 센터의 물리학자들을 포함, 전 세계 여러 기관의 과학자 300명 이상으로 구성되어 있다. 우주 태초의 '완벽한 유체'를 찾아서 연구진이 찾으려는 쿼크-글루온 플라스마(QGP)는 대체 무엇일까? 우리 몸을 포함한 세상의 모든 물질은 원자로, 원자는 양성자와 중성자로, 그리고 양성자와 중성자는 더 작은 '쿼크(quark)'라는 기본 입자로 이루어져 있다. 마치 레고 블록(쿼크)들이 모여 장난감 자동차(양성자, 중성자)를 만드는 것과 같다. 이때 '글루온(gluon)'이라는 입자가 강력한 접착제처럼 쿼크들을 단단히 붙잡고 있어 평소에는 절대 떨어지지 않는다. 하지만 우주가 탄생한 빅뱅 직후 수 마이크로초(100만분의 1초) 동안은 상상할 수 없는 초고온·초고압 상태였다. 초기 우주 환경에서는 강력한 접착제도 소용이 없어져, 쿼크와 글루온이 분리된 채 마치 뜨거운 수프(원시 수프)처럼 자유롭게 떠다녔을 것으로 추정된다. 바로 이 상태가 QGP다. QGP가 생성되더라도 그 지속 시간은 단지 10⁻²²초, 즉 약 100분의 1섹스틸리언(1/10²²)초에 불과하다. 이 원시 수프는 약 100분의 1섹스틸리언(1/10²²)초라는 눈 깜짝할 사이보다도 훨씬 짧은 시간 존재하다가, 우주가 빠르게 냉각되면서 다시 뭉쳐 오늘날의 양성자와 중성자를 만들었다. 특히 QGP는 섭씨 수조 도에 달하는 상태에서 점성이 거의 없는 '완벽한 유체(perfect fluid)'처럼 행동했을 것으로 보인다. 이는 물처럼 흐르는 액체라기보다, 수천 마리의 물고기 떼가 한 몸처럼 완벽하게 움직이듯 모든 입자가 저항 없이 일사불란하게 움직이는 상태를 의미한다. 롤런드 교수는 "QGP 자체는 결코 볼 수 없고, 그것이 붕괴하며 남긴 입자 형태의 '재'만 볼 수 있다"면서 "sPHENIX의 목표는 이 입자들을 측정해 순식간에 사라진 QGP의 특성을 재구성하는 것"이라고 설명했다. 무게 1000톤 '빅뱅 머신'의 압도적 성능 이처럼 까다로운 임무를 위해 sPHENIX는 2층집 크기에 무게 1000톤에 달하는 거대한 규모로 제작됐다. 현재는 퇴역한 기존 PHENIX 검출기를 대체해 2021년 설치됐으며, 초당 1만5000건의 입자 충돌을 포착하고 그 잔해를 3차원으로 추적할 수 있다. 검출기의 여러 시스템이 함께 작동하며 sPHENIX는 단일 충돌에서 생성된 입자 폭발을 추적하는 거대한 3D 카메라 역할을 한다. 특히 MIT 베이츠 연구 및 공학 센터가 제작한 핵심 부품 'MVTX'는 측정의 정밀도를 획기적으로 높였다. 25년 여정의 마침표…새로운 시작 예고 현재 sPHENIX는 25년간 우주 초기 비밀을 탐사해 온 상대론적 중이온 충돌기(RHIC)의 마지막 임무를 위한 데이터를 수집하고 있다. RHIC는 이번 가동을 끝으로 운영을 종료하며, 그 뒤를 이어 차세대 '전자-이온 충돌기(Electric-Ion Collider, EIC)'가 임무를 이어받게 된다. MIT 박사후연구원 캐머런 딘은 "sPHENIX의 재미는 이제 시작"이라며 "모든 데이터가 확보되면, 우리는 QGP의 밀도나 서로 다른 입자를 묶는 에너지의 비밀을 풀어줄 '10억분의 1' 확률의 극히 드문 현상을 탐색할 수 있을 것"이라고 기대를 밝혔다. 이 연구는 미국 에너지부 과학실과 국립과학재단의 일부 지원을 받아 수행됐다.
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[퓨처 Eyes(101) ]브룩헤이븐 연구소 '빅뱅 머신', 초기 우주 탐사 준비 완료
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[우주의 속삭임(139)] 전례 없는 감마선 폭발, 미지의 블랙홀 가능성 제기
- 우주에서 지금까지 관측된 적 없는 이례적인 감마선 폭발 현상이 포착됐다. 은하계를 넘어 발생한 이번 폭발은 하루 동안 수차례 반복적으로 관측돼, 기존의 천체 물리학적 설명으로는 온전히 해석할 수 없는 사례로 기록됐다고 스페이스닷컴과 웹사이트 Phys.org 등 다수 외신이 9일(현지시간) 보도했다. 이번 연구 성과는 영국 더블린대학교(University College Dublin, UCD) 물리학부 안토니오 마르틴-카리요 박사 연구팀이 주도했으며, 국제학술지 천체물리학 저널 레터스(The Astrophysical Journal Letters)에 게재됐다. 연구팀은 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)을 활용해 이 현상을 포착했다. 마르틴-카리요 박사는 "이번 사건은 지난 50년간의 감마선 폭발 관측사에서 유례가 없는 사례"라며 "대개 감마선 폭발은 별의 격변적 파괴로 인해 한 번 발생한 뒤 소멸되지만, 이번에는 강력한 폭발이 반복적으로 나타났고, 주기성을 띠는 듯한 양상까지 보여 학계에 큰 의문을 던졌다"고 설명했다. 감마선 폭발(Gamma-Ray Burst, GRB)은 우주에서 관측되는 가장 강력한 폭발 현상 가운데 하나로, 짧은 시간 동안 엄청난 양의 감마선을 방출하는 천체 현상을 말한다. 다시 말하면 GRB는 거대한 별이 수명을 다해 중력 붕괴를 겪어 블랙홀이나 중성자 별이 되거나, 어떤 하나의 별이 블랙홀에 너무 가까이 다가가서 소위 ' 조석파괴 사건(TDE)'으로 인해 산산이 조각날 때 발생하는 것으로 여겨진다. 연구진은 이번 현상이 두 가지 가설로 설명될 수 있다고 분석했다. 하나는 태양 질량의 약 40배에 달하는 거대 별이 특수한 방식으로 붕괴해 중심부가 장시간 에너지를 공급하는 경우다. 또 다른 가능성은 블랙홀이 항성을 찢어내는 '조석파괴 사건(TDE)'이다. 다만 기존의 TDE와는 달리, 이번 사례를 설명하려면 매우 특이한 별이 '중간질량 블랙홀'과 같은 이례적 천체에 의해 파괴됐을 가능성을 고려해야 한다는 것이다. 이는 관측 사상 처음 제기되는 시나리오다. 이번 폭발, 'GRB 250702B'로 명명된 사건은 일반적인 감마선 폭발이 수 밀리초에서 수 분간 지속되는 것과 달리, 무려 하루가량 이어졌다. 이는 "대부분의 감마선 폭발보다 100~1000배 더 긴 지속 시간"이라고 네덜란드 라드바우드대학교의 앤드루 레반 교수가 밝혔다. 이 현상은 7월 2일 미국 항공우주국(NASA)의 페르미 감마선 우주망원경과 중국과 유럽이 공동 운영하는 '아인슈타인 탐사선'이 잇따라 신호를 포착하면서 처음 알려졌다. 이후 ESO 연구진은 초거대망원경의 HAWK-I 카메라를 통해 폭발의 정확한 위치를 특정했으며, 허블 우주망원경 관측으로 외부 은하 기원임이 확인됐다. 이는 사건의 위력을 기존 추정보다 훨씬 강력한 것으로 재평가하게 하는 결정적 단서가 됐다. 현재 연구진은 제임스 웹 우주망원경(JWST)과 칠레 북부 아타카마 사막의 파라날 천문대에 위치한 VLT의 분광기(X-shooter) 등 첨단 장비를 동원해 폭발 이후의 잔광을 추적 관측 중이다. 이를 통해 정확한 거리와 에너지를 산출하고 물리적 모델링을 정교화할 계획이다. 마르틴-카리요 박사는 "이번 사건의 발생 원인이 무엇인지 단정하기는 어렵지만, 이번 연구로 우리는 우주에서 가장 드문 천체 현상 중 하나를 이해하는 데 한 걸음 더 다가섰다"고 강조했다. 이번 발견은 중간질량 블랙홀의 존재 가능성을 비롯해 감마선 폭발 연구의 새로운 지평을 열 수 있는 계기로 평가된다.
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[우주의 속삭임(139)] 전례 없는 감마선 폭발, 미지의 블랙홀 가능성 제기
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[신소재 신기술(195)] 알루미늄보다 150% 강력한 붕소 연료 개발⋯우주 탐사 효율 혁신 기대
- 우주 탐사의 새로운 전기가 될 수 있는 차세대 로켓 연료가 등장했다. 미국 올버니대(University of Albany) 연구진이 기존 알루미늄 기반 연료보다 에너지 밀도가 150% 높은 붕소 기반 화합물을 합성하는 데 성공했다고 유니버스 스페이스텍과 에너지 리포트 등 다수 외신이 전했다. 붕소의 잠재력 붕소는 오래전부터 높은 에너지 밀도로 주목받아 왔다. 일반 탄화수소 연료의 에너지 밀도(30.7~36.6kJ/㎤)를 크게 웃도는 136.4kJ/㎤를 기록하며 로켓 추진체 후보군으로 거론돼 왔다. 이번에 연구진이 주목한 화합물은 '망간 다이보라이드(MnB₂)'다. 불안정한 구조와 비대칭성이 결합해 폭발적인 에너지 방출 가능성을 갖춘 것으로 분석됐다. 구조적 특성과 합성 방법 연구진은 MnB₂의 원자 배열을 컴퓨터 모델로 분석한 결과, 육각 격자가 비대칭적으로 배열된 구조가 스프링처럼 에너지를 저장하는 효과를 낸다는 사실을 확인했다. 불이 붙으면 긴장이 풀리듯 강력한 에너지가 방출되는 것이다. 연구팀은 섭씨 3,000도의 전류를 가하는 '아크 멜터(arc melter)' 장비로 망간과 붕소 분말을 합성해 이 독특한 구조를 구현했다. 이 화합물은 같은 질량 기준으로 알루미늄보다 20% 더 많은 에너지를, 같은 부피 기준으로는 150% 더 높은 에너지를 내는 것으로 확인됐다. 이 물질은 보관시 안전성을 갖추고 있어 점화제(등유 등)가 있어야만 연소가 시작된다. 우주 탐사와 산업적 의미 MnB₂가 상용화될 경우, 연료가 차지하는 비중을 줄이고 그만큼 더 많은 탑재체를 실을 수 있게 된다. 현재 스페이스X의 '팰컨 헤비' 로켓은 약 411톤을 연료로 사용해 저궤도에 64톤가량의 탑재체를 올릴 수 있다. 하지만 MnB₂가 도입되면 같은 공간에서 훨씬 많은 연료 효율을 기대할 수 있어 달 기지 건설이나 화성 탐사 같은 중장기 목표에도 탄력이 붙을 전망이다. 또한 MnB₂는 로켓 연료를 넘어 자동차 촉매 변환기, 플라스틱 분해 촉매 등 다양한 산업적 활용 가능성도 제시된다. 연구를 주도한 마이클 영(Michael Yeung) 올버니대 교수는 "연료 저장 공간을 줄여 로켓의 효율을 높이는 것이 핵심"이라며 "MnB₂는 그 가능성을 실질적으로 보여주는 사례"라고 평가했다. 붕소 기반 연료는 오랫동안 이론적 가능성에 머물렀지만, 이번 연구로 실험실 수준의 합성이 가능해지면서 새로운 도약의 기회를 맞았다. 전문가들은 MnB₂의 상용화가 실현된다면 우주 탐사의 효율성을 획기적으로 높이고, 우주 산업의 판도를 바꾸는 계기가 될 것으로 보고 있다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 지오사이언스(Geosciences), 미국 화학학지(Journal of the American Chemical Society) 등에 게재됐다.
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[신소재 신기술(195)] 알루미늄보다 150% 강력한 붕소 연료 개발⋯우주 탐사 효율 혁신 기대
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[우주의 속삭임(138)] 소행성 '류구'에서 지구에 없는 미지의 광물 발견
- 일본의 소행성 탐사선 하야부사2가 2020년 지구로 가져온 소행성 '류구(Ryugu)' 시료에서 지구상에서는 한 번도 확인된 적 없는 신종 광물이 발견됐다고 과학 전문매체 사이언스얼럿이 5일(현지시간) 보도했다. 이는 태양계 형성과 초기 화학 반응을 밝히는 데 중요한 단서를 제공할 뿐 아니라, 생명 기원의 단초와도 연결될 수 있다는 점에서 학계의 주목을 받고 있다. 수십억 년 전 태양계의 흔적 류구는 탄소질 소행성으로, 태양계 형성 초기의 화학적 기록을 거의 오염되지 않은 상태로 간직하고 있다. 지구는 화산 활동, 판 구조 운동, 풍화 작용 등으로 원시 기록이 사라졌지만, 류구는 그러한 변화를 겪지 않아 상대적으로 '원형'에 가까운 물질을 보존하고 있다. 하야부사2는 2020년 총 5.4g의 시료를 지구로 반입했으며, 국제 연구진은 이 가운데 불과 9.3mg만을 확보해 분석을 진행했다. 이처럼 극히 제한된 물질로도 학계는 놀라운 결과를 얻어냈다. X선 분석으로 드러난 희귀 성분 미국 에너지부 브룩헤이븐 국립연구소(BNL)와 미국 스토니브룩대학 지구과학팀은 두 가지 X선 이미징 기법을 통해 류구 시료를 비파괴 방식으로 관찰했다. 표면과 내부를 동시에 화학적으로 분석할 수 있어 귀중한 시료를 손상시키지 않는 것이 특징이다. 분석 결과, 시료에는 셀레늄, 망간, 철, 황, 인, 규소, 칼슘 등 다양한 원소가 포함돼 있었다. 특히 인(Phosphorus)은 지구에서 흔히 발견되는 '인산염(우리 치아와 뼈에서 발견되는 미네랄)' 형태와 함께, 지구상에 존재하지 않는 희귀한 '인화물' 형태의 두 가지로 존재하는 것이 확인됐다. 지구에 없는 결정체 'HAMP' 연구팀은 후속 분석에서 '수화 암모늄 마그네슘 인산염(HAMP, Hydrated Ammonium Magnesium Phosphate)'이라는 새로운 광물을 특정했다. 이는 지구에는 존재하지 않는 결정체로, 지구에서 발견되는 스트루바이트(Struvite)와 유사한 성질을 지녔다. 스트루바이트는 생물학적 과정과 밀접하게 연관된 광물로, 인간의 신장 결석의 주요 구성 성분이기도 하다. 이에 대해 미국 사우스플로리다대 매슈 파섹 교수(우주생물학)는 학술지 네이처 애스트로노미(2024년) 기고문에서 "류구에서 발견된 HAMP는 외계 물질이 지구 생명 탄생 과정에 기여했을 가능성을 보여주는 또 하나의 증거"라고 평가했다. 생명 기원 연구로 확산 지구 생명 기원 연구에서 외계 기원 물질의 역할은 오래전부터 논의돼 왔다. 혜성이나 소행성이 원시 지구에 충돌하며 물과 유기물을 공급했다는 '범세계적 씨앗설(판스페르미아)'은 대표적인 가설이다. 이번 HAMP 발견은 이러한 논의를 한층 구체적으로 뒷받침할 수 있는 성과로 꼽힌다. 연구를 이끈 폴 노스러프 스토니브룩대 교수는 "시료의 내부와 외부 화학 성분을 동시에 확인할 수 있는 기술 덕분에, 귀중한 자료를 훼손하지 않고 태양계 형성 초기의 흔적을 직접 관찰할 수 있었다"고 밝혔다. 희소성과 연구 경쟁 류구 시료의 양은 고작 5.4g에 불과하다. 전 세계 수백 명의 과학자들이 연구 기회를 얻기 위해 경쟁하고 있으며, 각 연구팀에 배분된 양은 수 mg 단위에 지나지 않는다. 이번 연구 역시 9.3mg만으로 성과를 도출했으며, 이는 과학자들이 얼마나 정밀하고 신중하게 분석을 진행하는지를 보여준다. 이 같은 희귀성과 중요성 때문에 국제 공동연구의 필요성은 더욱 커지고 있다. 제한된 물질에서 최대한 많은 정보를 추출하는 것이 과학계의 과제다. 태양계 형성의 비밀 열쇠 류구 시료 연구는 단순히 새로운 광물을 찾는 데 그치지 않는다. 각 원소와 광물의 형태는 태양계 형성 당시의 온도, 압력, 화학 반응 환경을 반영한다. 이번에 발견된 HAMP와 같은 광물은 초기 태양계에서 인과 질소, 수소가 어떤 방식으로 결합했는지, 그리고 이러한 결합이 생명체가 이용 가능한 분자로 이어졌는지에 대한 단서를 제공한다. 학계는 이번 발견을 토대로 향후 추가 연구를 통해 태양계 형성과 생명 기원의 연결 고리를 구체적으로 규명할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 류구에서 가져온 미세한 암석 입자는 인류가 우주와 생명 기원을 이해하는 데 있어 귀중한 열쇠가 되고 있다. 지구에는 존재하지 않는 새로운 광물이 발견되면서, 외계 물질이 생명 탄생 과정에 영향을 미쳤을 가능성에 무게가 실리고 있다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 지오사이언스(Geosciences)에 게재됐다. 과학계는 류구 시료 분석이 앞으로도 태양계 형성과 생명 기원의 연결고리를 규명하는 핵심 연구 과제가 될 것으로 보고 있다.
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[우주의 속삭임(138)] 소행성 '류구'에서 지구에 없는 미지의 광물 발견
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[우주의 속삭임(135)] 왜행성 세레스, 과거 생명체 서식 가능성⋯NASA "화학 에너지 원천 확인"
- 미국 항공우주국(NASA)이 20일(현지시간) 화성과 목성 사이 소행성대에 위치한 왜행성 세레스(Ceres)가 과거 생명체가 살 수 있는 환경을 갖췄을 가능성을 뒷받침하는 새로운 연구 결과를 공개했다. 현재는 얼어붙은 차가운 천체지만, 내부의 화학 반응에서 발생한 에너지가 오랜 시간 유지되면서 미생물 생존에 필요한 조건을 제공했을 수 있다는 분석이다. NASA는 20일(현지시간) 국제 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재한 논문을 통해 "세레스 내부의 열·화학 모델 분석 결과 약 25억 년 전 세레스의 지하 해양에 변성암에서 기원한 열수(熱水)가 꾸준히 공급됐을 가능성이 확인됐다"고 밝혔다. 이 열수에는 미생물 대사에 필요한 가스 성분이 녹아 있어, 당시 세레스의 지하 환경이 생명체 서식에 유리했을 수 있다는 설명이다. 세레스는 지름 약 940km의 왜행성으로, 2018년 종료된 NASA의 탐사선 '던(Dawn)' 미션에 의해 표면의 밝은 반사 영역이 소금 성분이라는 사실이 처음 확인됐다. 2020년에는 지하에 거대한 염수층이 존재했음을 입증한 데 이어, 표면과 내부에서 탄소 화합물이 발견되면서 생명체 서식 가능성 연구가 본격화됐다. 이번 연구는 세레스 내부의 방사성 붕괴로 발생한 열이 지하 해양을 장기간 따뜻하게 유지시켰다는 점을 새롭게 부각했다. 연구 책임자인 샘 쿠빌(미 애리조나주립대 연구원)은 "지구에서 심해 열수와 바닷물이 만나 미생물의 먹잇감이 풍부해지는 것과 비슷한 과정이 세레스 내부에서도 일어났을 가능성이 있다"며 "이 결과는 세레스의 과거 환경에 대한 이해를 넓히는 중요한 단서"라고 말했다. 현재 세레스는 내부 방사성 붕괴열이 거의 소진되면서 지하수가 대부분 얼어붙었고, 일부 남은 액체는 고농도의 염수 상태로 변한 것으로 추정된다. 연구진은 세레스가 형성된 후 약 5억~20억 년 사이에 생명체가 서식할 가능성이 가장 높았을 것으로 보고 있다. 전문가들은 이번 발견이 세레스뿐 아니라 태양계 외곽의 다른 얼음 위성 연구에도 시사점을 준다고 평가한다. 유로파, 엔셀라두스처럼 행성의 중력에 의해 내부 열을 유지하는 천체들과 달리, 세레스처럼 내부 가열이 거의 없는 소형 천체도 과거 한때 생명체에 유리한 조건을 형성했을 가능성이 크다는 것이다. 세레스 탐사를 이끈 NASA 제트추진연구소(JPL)의 관계자는 "던 미션의 축적된 데이터를 기반으로 한 이번 연구는 태양계 내 미생물 생존 가능성을 이해하는 데 중요한 전환점이 될 것"이라고 말했다.
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[우주의 속삭임(135)] 왜행성 세레스, 과거 생명체 서식 가능성⋯NASA "화학 에너지 원천 확인"
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[글로벌 핫이슈] 미국, 2030년 달 원자로 가동⋯중국과 '우주 영토' 경쟁 점화
- 미국이 2030년까지 달 표면에 핵분열 원자로를 건설하는 계획을 본격화한다. 달 자원 선점을 둘러싼 중국과 우주 개발 경쟁이 격화되고 있다. 미국 항공우주국(NASA)의 숀 더피 장관 대행은 2025년 8월 5일, 트럼프 행정부의 구상에 따라 2030년까지 100킬로와트(kW)급 실용 원자로를 달에 설치할 것이라고 밝혔다. 더피 대행은 "미국은 달 개발 경쟁의 한가운데에 있다. 이는 중국과의 경쟁이다"라고 말해 이번 계획이 중국을 겨냥했음을 분명히 했다. NASA는 원자로 건설이 단순히 달에 깃발을 꽂는 상징적인 행위를 넘어, 실질적인 영유권 주장의 발판이 될 것으로 본다. 더피 대행은 원자로 주변을 '출입 금지 구역'으로 설정하는 방안을 언급하며 "출입 금지 구역을 통해 물과 얼음이 있는 크레이터 같은 중요 자원 지역에 대한 실질 영향력과 '영토' 주장을 강화할 수 있다"고 설명했다. NASA는 국제 협약의 안전 구역 조항을 근거로, 달 기지 주변에 '배타적 접근금지구역' 설정을 별도로 검토하고 있다. 태양광 안 통하는 '14일의 밤'…독자 에너지원 필수 달 기지 건설에 원자력 발전은 필수 요소로 꼽힌다. 달의 하루는 지구 시간으로 약 29.5일에 이르러 낮과 밤이 약 2주 간격으로 바뀐다. NASA에 따르면 달에서는 태양광 발전 시스템에 한계가 있지만, 핵 반응로는 영구적으로 그늘진 곳(물이 얼어 있을 수 있음)에 설치하거나 지구 시간으로 14일 반인 달의 밤 동안 계속해서 전력을 생산할 수 있다. 달의 낮과 밤 사이 온도 차이가 무려 약 300도에 달한다. 달의 낮에는 태양빛을 직접 받아 표면 온도가 섭씨 약 120도까지 올라간다. 반대로 달의 밤에는 태양빛이 전혀 닿지 않아 급격히 식으면서 섭씨 -170도 정도까지 떨어진다. 태양광 패널만으로는 2주 동안 계속되는 혹독한 밤에 에너지를 안정적으로 공급하기 어렵다. 원자로는 이 기간에도 중단 없이 전력을 공급해 인류가 오래 머물고 기지를 운영할 핵심 기반을 마련할 수 있다. 1960년대 아폴로 계획 시절부터 사용한 원자력 전지의 출력은 100와트(W) 미만에 불과하다. 이번에 추진하는 핵분열 원자로는 우라늄 연료를 이용해 100킬로와트(kW)의 전력을 생산할 수 있다. 이는 지구 일반 가정 수십 가구가 쓸 수 있는 전력량으로, 앞으로 달 기지를 운영하려면 원자로 여러 기가 필요할 것으로 보인다. NASA는 '킬로파워 프로젝트'를 통해 초소형 원자로 기술을 검증했으며, 2022년에는 40kW급 원자로 설계 계약을 3개 연합체(컨소시엄)와 500만 달러 규모로 맺었다. 이를 바탕으로 현재는 최종 목표인 100kW급 원자로 건설을 위해 민간 기업들의 제안을 받고 있다. 달 원자로의 요구 사양은 총중량 6톤 이내, 지름 4m·길이 6m의 원통형 용기에 담을 수 있어야 하고, 10년 동안 보수나 연료 보급이 필요 없는 완전 자율 운전 등 매우 까다롭다. 참고로 미국에서는 평균 40kW의 전력으로 33가구에 전력을 공급할 수 있다. 록히드마틴·웨스팅하우스…개발 경쟁 나선 미 기업들 세바스찬 코르비시에로 아이다호 국립 연구소(INL) FSP 프로젝트 책임자는 "지구의 원자로는 가볍고 작게 설계되지 않지만, 우주에서는 로켓에 실을 수 있도록 질량을 최소화해야 한다"고 기술상 어려움을 설명했다. 그는 달 원자로가 "화성 식민지 유지를 위한 체계(시스템) 개발의 필수 첫걸음"이라며 "달에서 계속 머물기 위해 반드시 필요하다"고 강조했다. 현재 FSP 프로젝트에는 세 연합체가 참여하고 있다. ▲록히드 마틴은 BWX 테크놀로지스 등과 협력하고, ▲원자로 개발 경험이 풍부한 웨스팅하우스는 에어로젯 로켓다인과 손을 잡았다. ▲신생기업 X-에너지는 보잉, 막사르와 팀을 이뤘다. 최종 원자로는 핵분열 에너지를 전기로 바꾸는 스털링 엔진과 과열을 막는 액체 나트륨 순환 냉각 장치를 탑재할 가능성이 높다. 이번 프로젝트에는 트럼프 행정부의 강한 의지가 반영됐다. 행정부는 NASA의 다른 예산을 삭감하는 흐름 속에서도 달 원자로 프로젝트에는 적극적으로 투자해 우주 패권 확보 의지를 드러내고 있다. 2030년까지 계획을 완수하지 못하면 비슷한 계획을 추진하는 중국과 러시아보다 전략상 뒤처질 수 있다는 위기감도 작용했다. 코르비시에로 책임자는 5년 안에 원자로 설치가 가능하냐는 물음에 "실행 가능하다고 생각한다"고 답했다. 다만 NASA의 유인 달 탐사 '아르테미스' 계획이 순조롭게 진행되고 관련 예산이 확보된다는 조건이 붙는다. 아르테미스 2호의 첫 유인 비행은 2026년 초로 예정됐다. 지구에서 수십억 달러에 이르는 건설 비용은 큰 과제다. 그러나 NASA는 중국의 추격 때문에 계획을 서두를 수밖에 없는 처지다. 중국은 2029년 달 탐사선 '창어 8호'를 쏘아 올려 2030년대 중반까지 로봇과 3차원(3D) 프린터로 달 기지를 짓는 기술을 시험할 계획이다. 더피 대행은 "햇빛이 항상 내리쬐고 얼음이 있는 달의 극지방은 최고의 땅"이라며 "미국은 그곳에 가장 먼저 도달해 영유권을 주장하고 싶어 한다"고 밝혔다. 달 원자로를 성공적으로 건설하면 화성 같은 더 먼 우주를 탐사하고 식민지를 만드는 데 필요한 에너지 기반을 다지는 중요한 기회가 될 전망이다.
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[글로벌 핫이슈] 미국, 2030년 달 원자로 가동⋯중국과 '우주 영토' 경쟁 점화
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