채굴부터 탐사, 우주선까지…재정·기술적 장벽 낮아져 현실로

딥스페이스인더스트리스1(TechCrunch)

영화 <아바타>는 외계 행성 판도라의 자원에 탐을 낸 지구인들과 이를 지키려는 원주민들 사이의 갈등을 담았다. 지구 밖에 행성의 우주광물을 캐는 지구인의 이야기, 이제는 더 이상 영화 속 이야기가 아니다. ‘돈 되는’ 우주광물을 캐는 우주광산의 시대, 현실이 되고 있다.

현실이 되는 ‘아바타’ 이야기

지구 밖에서 값진 자원을 캐오는 우주광산 사업은 영화나 소설 속에서 자주 등장하는 소재지만, 기술적 한계와 높은 비용 때문에 시도가 어려

<사진 : 딥스페이스인더스트리스3(Luxury Listings NYC)>

웠다. 그러나 최근엔 기술적 한계를 극복하면서 외계 자원 탐사가 실제로 가능해지고 있다. 미국항공우주국(NASA)은 물론, 민간 기업도 우주 자원 탐사 사업에 적극적이다.

우주광산 사업에서 주목받고 있는 ‘타깃’은 우주를 떠도는 소행성이다. 태양계의 소행성은 유용한 자원이 많은 데다 중력이 작아 탐사선이 되돌아오기에 유리하기 때문이다. 나사는 2020년대 중반 근지구소행성 표면에 있는 지름 3m 내외의 바위를 달 궤도로 끌어올 계획을 세운 것으로 나타났다. 구체적인 계획도 전해졌다.

나사는 거대 로봇팔을 이용해 소행성 조각을 원통형의 그물망에 넣어 달 궤도까지 가져오는 ‘소행성궤도변경임무(ARM)’를 통해, 2021년 12월

<사진 : 딥스페이스인더스트리스2(Future Timeline)>

경 포획용 우주선을 쏘아 올릴 계획이다. 소행성을 달 주위에 끌어다 두고 안정적으로 광물 등을 캐오는 기술을 개발하려는 것이 이 계획의 주 목적이다.

또한 나사는 ARM 계획에 앞서 소행성에서 암석을 캐오는 실험도 진행했다. 지난해 나사는 소행성 벨트에서 암석 샘플을 채집해 올 탐사선을 발사했다. 탐사선의 이름은 ‘오시리스-렉스(OSIRIS-REx)’로, 지름 550m의 소행성 ‘벤누(Bennu)’에 도착해 지표면에 있는 토양 샘플을 수집한 뒤 2023년 지구로 돌아올 계획이다. 오시리스-렉스의 미션은 철, 니켈 같은 금속과 유기물 등의 존재 여부를 파악하는 것이다.

중국도 우주광산 개발에 뛰어들었다. 현지 언론은 중국이 태양계를 떠도는 소행성에서 광물을 캐기 위해 2020년 탐사우주선 발사를 검토하고 있다고 전했다. 보도에 따르면, 중국 전국인민정치협상회의 위원이자 창어 1호의 총지휘 겸 설계사인 예페이젠는 최근 베이징에서 열린 우주 당국자 모임에서 첫 소행성 탐사우주선이 2020년께 발사될 가능성이 있다고 밝힌 것으로 전해졌다.

<사진 : 오시리스렉스1(Lockheed Martin)>

강대국들이 우주광물 개발에 저극적인 가운데, 우주광물 생산 가격이 지구에 가스전을 건설하는 것보다 저렴하다는 분석이 나와 주목받고 있다. 나사와 호주 뉴사우스웨일스대 대학원이 공동으로 진행한 연구에서 연구진은 태양계의 왜소행성인 세레스에서 광물 생산시설을 건설하는 것이 호주의 고르곤 가스전에 가스플랜트를 세우는 것보다 더 저렴할 수 있다고 주장했다.

세레스는 태양에서 2억5700만마일(약 4억1360만㎞) 떨어진 왜소행성으로 크기는 미국 텍사스주 정도인 것으로 나타났다. 전문가들은 10대의 로켓에 추출 및 생산에 필요한 장비를 나눠 싣고 로켓을 쏘아 보내면 약 270억달러의 비용이 드는 것으로 분석했다. 이에 비해, 호주 최대 가스전인 고르곤 액화천연가스 가스전에 쉐브론이 쏟아부어야 할 돈은 540억달러에 이르는 것으로 파악됐다.

연구진들의 주장에 따르면 달에서 광물을 채취하는 비용은 90억달러로 줄어든다. 우주광산 개발의 시발점이 될 수 있는 지구 근처의 소행성을 붙잡는 방법도 계획중인 것으로 전해진 가운데, 이는 4억9200만 달러의 비용이 드는 것으로 분석됐다.

<사진 : 오시리스렉스1(Lockheed Martin)>

그러나 전문가들은 이번 연구가 탐사와 수송 등 많은 조건들이 고려되지 않았기 때문에 절대적인 비교는 불가능 하다고 지적하며, 다만 투자자들이 이번 연구로 인해 우주광물 사업의 위험요소와 이득요소를 알 수 있게 됐다고 분석하고 있다.

우주광산 개발 적극적인 민간투자자들

소행성 채굴은 지구에는 희소하지만 우주에는 많은, 귀중한 광물자원을 획득하기 위한 우주 프로젝트로 볼 수 있다. 지질학자들은 태양계가 형성된 뒤 남은 잔해로 만들어진 소행성에는 철광석, 니켈, 귀금속 등 희귀한 광물이 지구 표면보다 많이 존재하는 편으로 보고 있다. 지구에서는 행성 형성 과정에서 온도가 내려가면서 무거운 물질들이 중심부로 가라앉은 것에 비해, 소행성에 부존된 광물은 시장 가치로 수조 달러에 이를 것 전망했다. 가장 주목하는 광물자원은 백금계열 금속이다.

우주개발 민간업체 중 눈에 띄는 기업인 미국의 ‘딥 스페이스 인더스트리스’(DSI=Deep Space Industries)는 룩셈부르크 정부와 손잡고 우주광물을 캐기 위해 시도중이다. 미 캘리포니아에 본사를 둔 이 회사는 2019년 프로스펙터 원(Prospector-1)이라는 이름의 우주선을 쏘아 올려 지구에서 가까이 있는 소행성과 랑데부시킬 계획이다. 프로스펙트원은 연료를 꽉 채워도 무게가 50킬로그램에 불과한 소형 우주선으로, 소행성

<사진 : 오시리스렉스2(Orlando Sentinel)>

을 구성하고 있는 광물들의 가치를 분석하는 임무를 수행할 것으로 전해졌다.

프로스펙트원이 찾아낼 첫번째 물질은 다름 아닌 물이다. 이 우주선이 뜨거운 수증기에서 추진력을 만들어 움직이는 시스템을 갖추고 있기 때문이다. 즉, 물을 찾아낸다면 우주 공간에서 연료를 재공급받을 수 있다는 의미다.

전문가들은 DSI의 프로젝트가 우주광산 산업을 위해 우주에서 필요한 모든 것을 함께 가져가는 패러다임에서, 우주에 도착하면 필요한 것들이 그곳에서 기다리고 있는 패러다임으로 바꾸게 될 것으로 기대하고 있다.

<사진 : 우주광산3(GineersNow)>

다만 이 사업은 1967년 제정된 지구 밖에서 획득하는 자원을 인류의 공동 유산으로 간주해 상업적 이용을 제한하는 내용이 담긴 유엔우주조약에 어긋날 가능성이 있어, 풀어야할 과제로 남았다.

사실 업계에서는 우주광산이 새로운 이야기는 아니다. 발 빠른 투자가들은 이미 우주광산에 투자하고 있기 때문이다. 에릭 슈미트 구글 회장과 래리 페이지 구글 최고경영자(CEO), 영화 ‘아바타’의 제임스 캐머런 감독 등이 투자자로 참여해 2012년 설립한 ‘플래니터리 리소시스(Planetary Resources)’는 대표적으로 우주광산에 투자하는 회사다.

인구 50만 명의 작지만 부유한 나라 룩셈부르크는 우주광산 투자에 적극적이다. 룩셈부르크 정부는 앞서 미국의 딥 스페이스 인더스트리스 투자 외에, 총 2800만 달러를 플래니터리 리소시스에도 투자했다.

플래니터리 리소시스는 이 자금을 오는 2020년 출범 예정인 소행성 탐사 시스템에 투자할 계획으로 전해졌다. 플래니터리 리소시스가 소행성 1개 당 광물을 채취하는데 드는 비용은 5000만~1억달러 수준으로 분석되고 있다. 또한 룩셈부르크는 우주 채굴에 집중하는 기업들을 유치하기 위해 2억2700만 달러의 기금을 출범시켰다.

소행성 우주선 프로젝트 주목

<사진 : 우주광산2(WIRED Germany)>

소행성을 거대 우주선으로 만드는 나사의 ‘RAMA(Reconstituting Asteroids into Mechanical Automata)’ 프로젝트도 우주광산 사업과 함께 주목받고 있다. 우주선의 이름은 ‘소행성 우주선(Asteroid Spacecraft)’으로 우주선으로 변신한 소행성은 자체 추진력을 갖고, 지구나 달의 궤도를 향해 스스로 항해할 수 있는 것으로 전해졌다.

나사는 오랜 기간, 지구 가까이에 있는 소행성에 로봇 우주선을 보내 소행성의 일부를 달의 궤도에 가져오는 프로젝트를 추진해 왔다. 소행성 우주선 프로젝트는 소행성 일부 물질 또는 덩어리를 가져오는 것이 아니라 아예 통째로 가져온다는 측면에서 훨씬 더 적극적인 계획이다.

전문가들은 소행성 우주선이 지구에서 발사하는 ‘씨앗 우주선(seed craft)’, 파워 및 에너지 저장시스템, 기계적 메카니즘의 내비게이션과 컴퓨터, 엔진추진시스템 등으로 구성될 것으로 보고 있다. 이들 구성요소들은 소행성에서 확보하는 물질을 이용해 제작되며, 3D 프린팅 기술을 활용해 기계적인 메카니즘의 구성 요소를 만들낼 계획이다.

<사진 : 우주광산3(GineersNow)>

나사와 ‘메이드 인 스페이스(Made In Space)’는 우선 씨앗 우주선의 작동 원리를 이해하고, 요구사항을 정의할한 후 기술적인 로드맵을 만들 계획이다. 이러한 과정이 순조롭게 진행된다면, 2030년대 초반 지구 근처 소행성에 씨앗 우주선을 보낼 수 있을 것으로 전망되고 있다.

소행성 채굴부터 탐사, 우주선까지, 재정·기술적 장벽이 점점 낮아지면서 우주광산 시대가 예상보다 훤씬 가까운 미래에 현실이 되고 있다.