‘달 세계 여행’은 프랑스의 조르주 멜리에스 감독이 1902년 제작, 개봉한 영화다. 달을 향한 인간의 호기심을 드러낸 최초의 공상과학(SF)영화로 꼽힌다. 인간의 달 탐사는 그로부터 반세기 이상 지나서야 본격화됐다. 1959년 옛 소련의 무인 탐사선 루나 2호가 달 표면 착륙에 성공했고 10년 뒤인 1969년 미국의 닐 암스트롱이 아폴로 11호를 타고 인류 최초로 달 표면에 첫발을 내디뎠다. 이후 중국 인도 등 주요 국가가 달 탐사 경쟁에 뛰어들었다. 한국은 2018년 말 시험용 달 궤도선을 달에 보내고 나서 2020년쯤 개발될 한국형발사체(KSLV-2)에 달 궤도선과 달 착륙선을 실어 독자적인 달 탐사에 뛰어든다는 계획이다.

원자력전지·보호 소재 첫 개발

한국은 미국항공우주국(NASA)의 도움을 받아 달에 시험용 궤도선을 보내는 방안을 추진하고 있다. 이 시험용 달 궤도선은 무게가 550㎏으로, 약 1년간 달에서 100㎞ 떨어진 궤도를 돌며 우주인터넷과 달 탐사용 관측 장비에 대한 시험, 달 탐사 임무를 수행한다. 한국의 달 탐사 계획은 다소 늦은 감이 있다. 러시아와 미국, 일본, 유럽연합(EU), 중국, 인도의 탐사선이 이미 달 표면에 도착했고 내년에는 민간 기업인 아스트로보틱 테크놀로지가 달 표면 탐사에 도전한다. 한국은 비록 달에는 늦게 가지만 우주 탐사에 필요한 핵심 기술뿐 아니라 향후 화성 등 더 먼 행성 탐사에 필요한 극한의 기술을 동시에 개발하고 있다.

한국원자력연구원과 한국전기연구원, 현대자동차는 혹한의 우주에서 탐사선에 전력을 공급하는 원자력 전지를 국내에선 처음으로 개발하고 있다. 2주간 햇빛을 받지 못해도 영하 180도가 넘는 환경에서 전기를 안정적으로 공급하는 것이 목표다. 원자력 전지는 열을 전기로 바꾸는 원리를 이용한다. 방사성 물질인 ‘스트론튬-90’과 ‘이트륨-90’에서 나는 열을 전기로 바꾸는 이 장치는 달 궤도선은 물론 착륙선과 로버(탐사용 로봇)에 전원을 공급하는 용도로도 활용할 계획이다.

우주인터넷 첫 구축

미국이 한국과 달 탐사 협력에서 가장 관심을 보이는 분야는 우주인터넷(DTN)이다. 달 궤도선과 착륙선, 로버를 조작하고, 달에서 수집한 정보를 지구로 가져오려면 어떤 환경에서든 정보 교환이 가능한 통신망이 필요하다. 우선 지구와 달 간에 원활한 통신망을 구축하기 위해 국내에는 없는 대형 안테나 시설을 도입해야 한다. 달에 보낸 탐사선과 24시간 끊이지 않고 교신하려면 전 세계적으로 구축된 심우주통신망(DSN)의 대형 안테나 3개가 필요하다. 지난달 명왕성에 근접한 미국 탐사선 뉴호라이즌스호도 미국과 호주, 스페인에 설치된 DSN 안테나를 통해 교신하고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 2018년까지 지름 26~34m짜리 심우주안테나를 국내에 세우고 해외와 협력하는 방안을 추진하고 있다.

세계 최초로 시험용 탐사선에 스마트폰으로 만든 인공위성을 실어보내는 계획도 추진한다. 고성능 프로세서가 8개씩 들어가는 스마트폰은 웬만한 인공위성 기능을 수행할 수 있는 충분한 성능을 갖췄다. 이병선 ETRI 위성시스템연구실장은 “안드로이드 스마트폰으로 만든 스마트폰샛을 달 궤도에 띄워 지상 사진을 찍고 우주 인터넷 품질을 실험하기 위해 시험용 탐사선에 함께 실어 보내는 방안을 검토 중”이라고 말했다.

38만4000㎞ 떨어진 달 적중

KAIST와 서울대는 지구에서 38만4000㎞ 떨어진 달에 오차범위 직경 100m 이내에 정확히 착륙할 수 있는 우주항법 기술을 개발하고 있다. 100m 떨어진 거리에서 0.1㎜ 수준의 오차로 활을 과녁에 맞히는 것과 같은 고난도 기술이다. 연구진은 얼음이 있는 것으로 추정되는 달 남극지방에 착륙선을 내려보내기 위해 달 표면을 입체 지도로 그린 수치표고모델(DEM)을 개발하고 있다. 이는 한국이 그리는 첫 달 지도가 될 전망이다.

달 탐사 계획에는 정부출연연구기관 15곳과 국내 대학들이 참여하고 있다. 최기혁 한국항공우주연구원 달탐사연구단장은 “달 탐사를 위해 개발하는 소재와 에너지 기술은 앞으로 무인기, 전기차 등의 미래 산업에 작지 않은 파급 효과를 가져올 것”이라고 말했다. 달 탐사는 미래 후손에게 경제적 효과를 물려주는 측면에서 충분한 투자 가치가 있다는 것이다.

박근태 한국경제신문기자 kunta@hankyung.com