한국지질자원연구원(KIGAM, 이하 지질자원연)이 달 자원개발과 달기지 건설에 사용할 수 있는 ‘달 극지 물 분포 지도’를 완성했다.
지질자원연 우주자원개발센터 연구팀은 달궤도 탐사위성 다누리호(KPLO)에 장착한 감마선분광기(KGRS)로 달 극지에 분포하는 물 지도 제작에 성공했다고 30일 밝혔다.
KGRS은 지질자원연이 2016년부터 6년에 걸쳐 개발한 우리나라 독자적인 행성 탐사장비로, 다누리호에 장착돼 2023년 1월부터 달 고도 100㎞ 궤도를 돌며 원소분포, 물 함량, 중성자방사선 등 데이터를 10초마다 수집해 지도를 작성했다.
연구팀은 KGRS로 수집한 자료를 분석한 결과 달 북극이 남극보다 더 넒은 지역에 물이 분포하고 함량도 높을 것을 확인함으로써 이전 ‘루나 프로스펙터 미션’과 유사한 결과를 얻었다.
루나 프로스펙터 미션은 1998년에 미국항공우주국(나사, NASA)가 발사한 달 탐사선으로, 달 표면의 화학성분, 자원, 물 존재 여부를 확인하는 임무를 수행했다.
이를 토대로 연구팀은 루나 프로스펙터가 달 북극과 남극의 얼음 함량을 각각 4.6%와 3.0%로 추정하고, 북극에 약 물 330백만 톤이 존재할 것으로 분석한 결과를 전산모사로 검증할 예정이다.
이번 KGRS 연구결과는 중성자 수 감소를 활용해 달 극지방 표면에 물이 존재함을 확인한 것으로, 이전 루나 프로스펙터 미션 결과를 재검증하는 중요한 성과로 평가받고 있다.
특히 연구팀은 달 북극의 대표적 영구 음영지역이자 얼음이 존재할 가능성이 높은 충돌분지인 ‘로즈데스트벤스키 지역’에서 중성자 감소현상이 뚜렷하게 나타난 것을 확인, 해당 지역에 상대적으로 많은 물이 존재함을 입증했다.
이 발견은 달의 물 분포와 지질학적 기원의 이해는 물론 향후 인류의 달 자원개발과 기지 건설에 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.
아울러 연구팀은 KGRS 차폐분광기의 붕소와 중성자 반응으로 생성된 487keV 감마선 피크를 분석해 중성자지도를 제작, 이를 통해 달의 원소 분포와 물 존재를 추적함으로써 향후 달 극지자원 산정에 중요한 정보를 확보했다. KGRS 중성자지도는 열중성자와 열외중성자 영역에서 주로 반응이 일어난다.
실제 연구팀은 달 극지 표토에서 물 함량과 중성자 수 관계를 전산모사 한 결과 달 표면에 물 함량이 많을수록 중성자 수가 감소하는 현상을 확인했다.
이번에 제작한 KGRS 달 표면 원소지도는 기존 루나 프로스펙터의 중성자지도와 일치해 높은 신뢰성을 얻으며 나사 ‘Moon Trek’ 사이트에 공개, 국제 달 자원조사 컨소시엄 등 국제연구에 활용될 전망이다.
김경자 지질자원연 우주자원개발센터장은 “이번 연구결과는 지질자원연의 독자적 달 자원탐사 기술력을 입증하고, 향후 우주자원 개발 탐사에 중요한 전환점이 될 것”이라며 “후속 연구를 진행해 우리나라의 우주자원 탐사기술을 고도화해 글로벌 우주탐사 경쟁력을 높이겠다”고 말했다.
한편 다누리호는 지난 2월 달 궤도를 고도 60㎞로 낮춰 더욱 뚜렷한 감마선 분광신호를 바탕으로 물과 원소를 탐사하고 있다.
