달 표면 흙 구워 착륙장-도로 만드는 기술, 국내서 개발 중 – 동아일보

핵심 요약

한국 연구진이 달 표면의 흙(월면토)을 마이크로파로 소결해 벽돌·블록 형태의 건설자재를 현지에서 생산하고, 로버에 장착해 착륙장과 도로를 만드는 기술을 개발하고 있다. KAIST 등 국내 연구팀은 접었다 펼치는 ‘전개식 바퀴’를 만들어 피트·용암동굴 등 급경사지 탐사 가능성을 높였다. 에너지 공급(태양광 이상의 전력)과 통신·항법 등 몇 가지 과제가 남아 있으나, 2032년 독자 착륙선 계획과 맞물려 국내 달 탐사 역량이 빠르게 확장되고 있다.

핵심 사실

• 한국건설기술연구원(KICT)은 마이크로파 소결 방식으로 인공 월면토를 단단하게 굳혀 직육면체 벽돌과 테트라포드형 블록을 제작하는 데 성공했다.
• 연구진은 로버에 탑재 가능한 소결 장치를 개발 중이며, 실제 달 표면에 마이크로파를 직접 조사해 평탄화·소결을 하는 방식을 목표로 한다.
• 현재 진공 조건을 재현한 진공 챔버(인공 월면토 10t 포함)를 구축해 세계 최대 규모 수준의 소결 실험을 진행하고 있다.
• 핵심 장애물은 전력으로, 이장근 KICT 연구책임자는 태양광 이상의 에너지원(예: 우주용 원자로) 연계 필요성을 언급했다.
• KAIST 이대영 교수팀은 전개식(종이접기 원리) 바퀴를 개발해 지름 23cm에서 펼쳐지면 50cm로 확장되는 구조를 구현했다.
• 개발된 바퀴는 압축·극한온도 테스트 및 인공 월면토와 제주 용암동굴 주행 시험을 완료했고, 달 중력 기준 100m 낙하에 견딜 수 있는 강도를 확보했다(지구 기준 낙하높이 4m에 해당).
• 국내 우주항공청은 16일 발표한 우주과학탐사 로드맵에서 2032년까지 독자 기술로 달 착륙선을 보내고 로버 탐사 능력을 확보하겠다는 목표를 제시했다.
• 관련 연구 결과 중 전개식 바퀴는 17일(현지시간) 국제학술지 ‘Science Robotics’에 공개됐다.

사건 배경

달 탐사의 전략적·과학적 가치가 재조명되면서 각국의 기술 경쟁이 심화하고 있다. 미국의 유인 달 탐사 프로그램 ‘아르테미스 II’는 우주비행사 4명을 태운 유인 임무로, 1970년대 이후 처음으로 달 궤도에 인간을 보내는 사업이라는 점에서 국제적 관심을 끌었다. 정부 차원의 장기 로드맵과 더불어 민간·학계의 기술 축적이 탐사 성공의 핵심 요소로 대두됐다.

달 기지와 장기 거주를 위해서는 막대한 건축자재를 현지에서 조달할 수 있는 능력이 필수다. 지구에서 모든 자재를 운반하는 것은 비용·물류 측면에서 현실적이지 않아 현지 자원 활용(in-situ resource utilization, ISRU)이 핵심 과제로 떠오르고 있다. 월면토를 건축 자재로 전환하는 기술은 착륙장·도로·기지 구조물을 현지에서 구축하는 기반 기술이다.

동시에 달 표면은 진공·극심한 온도 변화·방사선·미세한 규산 성분의 월면토 등 까다로운 조건을 가진다. 로버와 이동장비의 바퀴 설계는 이러한 환경에서의 마모·냉접합·내구성 문제를 해결해야 하며, 특히 피트·용암동굴 같은 위험 지형 접근성 확보는 과학적 가치를 높이는 도전이다.

주요 사건

한국건설기술연구원 연구팀은 마이크로파(전자레인지 원리)를 이용해 월면토를 소결하는 공정을 개발하고, 이를 통해 균질하고 단단한 블록 자재를 만드는 데 성공했다. 현재는 직육면체 벽돌과 항만·방파제 형태의 테트라포드 유사 블록까지 제조 가능한 수준에 이르렀다. 연구진은 로버 탑재형 소결 장치를 설계해 현장 기반 평탄화 기술로 확장하는 중이다.

실험 환경을 위해 KICT는 인공 월면토 약 10톤을 보유한 대형 진공 챔버를 구축해 마이크로파 소결 시스템을 시험하고 있다. 인공 월면토 원료는 강원 철원군 현무암 지대에서 조달해 대량 생산 체계를 갖췄다. 진공 챔버와 소결 장비의 결합 시험은 실제 달 환경을 모사한 평가에 초점을 맞춘다.

한편 KAIST 이대영 교수팀과 민간·국책기관 협력팀은 종이접기 원리와 소프트로봇 공법을 결합한 전개식 바퀴를 개발해 실험을 마쳤다. 접힌 상태에서 23cm, 전개 시 50cm로 확장되는 설계로 경사·협소 공간 주행에 유리하다. 연구진은 압축·열악 환경·지반 시험을 거쳐 제주 용암동굴 등 실제 지형에서 주행 테스트를 수행했다.

두 기술은 각기 다른 문제를 해결하는데, 소결 기술은 ‘현지 건설’의 핵심이고 전개식 바퀴는 ‘접근성 확보’를 가능하게 한다. 그러나 전력 공급·항법·통신·장기간 신뢰성 확보 등 남은 기술적 과제가 존재한다.

분석 및 의미

첫째, 마이크로파 소결 기술의 실용화는 달 기지 구축 비용을 획기적으로 낮출 잠재력이 있다. 현지 자원으로 블록과 착륙장 표면을 조성할 수 있다면 지구 발사 빈도와 탑재물량을 줄일 수 있어 경제성이 높아진다. 다만 소결 공정의 에너지 효율과 장비의 소형화·자동화 수준이 상업적 타당성을 결정할 것이다.

둘째, 전력 문제는 단순한 공학 과제를 넘어 정책·인프라 문제다. 연구진이 지적한 것처럼 태양광만으로는 충분하지 않을 수 있어 소형 원자로 등 대체 전원 도입 가능성이 검토될 필요가 있다. 이는 안전성·국제 규범·비용 문제와 직접 연결된다.

셋째, 전개식 바퀴 기술은 지형 접근성 확대로 과학적 탐사의 범위를 넓힐 수 있다. 피트나 용암동굴 내부는 초기 태양계 기록을 보존할 가능성이 있어 과학적 가치가 크다. 다만 통신 끊김, 자율항법, 에너지 관리 등 운영 리스크가 병존한다.

넷째, 두 기술의 결합은 국내 우주산업 생태계에 파급효과를 줄 수 있다. 소규모 로버·건설장비·재료생산 솔루션 등 관련 기업과 공급망이 형성되면 민간 참여 확대 및 수출 가능성도 열릴 수 있다. 다만 국제 규범과 협력체계 속에서 기술 이전·안전 규정 준수가 병행돼야 한다.

비교 및 데이터

위 표는 공개된 수치와 연구진 발표를 바탕으로 정리한 비교표다. 소결 장비의 전력 소모량, 장비 무게·효율성 등 추가 정량 데이터는 향후 공개될 성능 평가 자료에서 확인해야 한다.

반응 및 인용

“마이크로파 소결을 현장화하면 달 착륙장과 도로를 지역 내에서 조성할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.”

이장근, 한국건설기술연구원(연구책임자)

이 발언은 에너지 확보의 난제와 맞물려 소결 기술의 실용화를 위해선 전력 인프라 확충이 필수임을 강조한 맥락이다.

“전개식 바퀴는 피트·용암동굴 접근을 가능케 하는 실용적 해결책을 제시한다. 남은 과제는 통신·항법·전력 문제다.”

이대영, KAIST 교수

이대영 교수의 언급은 기술의 탐사 목적 적합성을 인정하면서도 운영 단계에서의 통합적 문제 해결 필요성을 함께 제기한 발언이다.

“국가 로드맵과 맞물려 이번 기술 성과는 국내 달 탐사 역량을 한 단계 끌어올릴 신호탄이다.”

우주과학계 한 연구자(익명 요청)

익명의 연구자는 기술적 진전이 정책 목표 달성과 산업화 가능성을 높일 것이라는 점을 평가했다.

불확실한 부분

• 소결 장비의 실제 전력소모량 및 달 현장에서의 에너지 공급 방식은 구체 수치가 공개되지 않아 실용화 시나리오가 불확실하다.
• 장기간 반복 운영에 따른 장비의 내구성·정비성·오염(미세먼지 유입 등) 문제는 추가 검증이 필요하다.
• 전개식 바퀴의 장기 신뢰성(수천 km 주행 후 성능 유지)과 극저온·방사선 환경에서의 재료 피로 거동은 아직 완전한 데이터가 공개되지 않았다.

총평

한국의 마이크로파 소결 기술과 전개식 바퀴 개발은 달 기지 구축과 위험 지형 탐사를 위한 실용적 진전으로 평가된다. 두 기술은 각각 건설 인프라와 접근성 문제를 해결할 가능성을 보여주며, 국책 로드맵의 목표(2032년 독자 착륙선)와도 시너지 효과를 낼 수 있다.

하지만 실용화 전에는 전력 공급(특히 태양광을 대체할 원천), 항법·통신 체계의 견고화, 장비의 장기 내구성 확보가 선행돼야 한다. 기술적 성과와 정책적 지원, 국제 협력의 조합이 합쳐질 때 국내 달 탐사 역량은 상업화와 과학적 성과를 동시에 추구할 수 있다.

출처

• 동아일보(언론 보도)
• 한국건설기술연구원(KICT, 공식 연구기관)
• KAIST(학계·연구기관)
• Science Robotics(학술지, 논문 공개)