달에는 무엇이 있을까?

달은 지구와 가장 가까운 천체이지만, 그 환경은 우리와 아주 다르다.

달의 표면과 내부, 그리고 지금까지 알려진 요소들에 대해서 알아보자.

1. 거친 표면 - 레골리스와 운석 구덩이

달의 표면은 아주 미세하고 날카로운 먼지층인 레골리스로 덮여 있다.

대기가 없기 때문에 아주 작은 운석들도 지표면에 충돌하여 수많은 크레이터(Crater)를 만든다.

달의 바다 (Maria) : 지구에서 보기에 어둡게 보이는 부분이다. 과거 용암이 흘러나와 굳은 현무암 지대로 평원 형태를 띠고 있다.

고지대 (Highlands) : 밝게 보이는 부분으로 크레이터가 밀집된 험난한 지형이다.

2. 달의 내부 구조

지구와 마찬가지로 달도 층으로 나뉘어 있다.

중심에는 작고 단단한 철 핵이 있고, 그 위로 맨틀과 지각이 감싸고 있다. 달의 지각은 지구보다 훨씬 두껍고 단단하며, 아직도 가끔 지진(Moonquake)이 발생하기도 한다.

3. 희귀 자원과 물의 존재

최근 탐사를 통해 달에는 인류에게 꼭 필요한 자원들이 있다는 것이 밝혀졌다.

물 : 햇빛이 전혀 들지 않는 극지방의 크레이터 안쪽에 얼음 형태로 존재한다. 이는 향후 달 기지 건설 시 식수나 연료로 활용할 수 있어 매우 중요하다.

헬륨-3 : 태양풍에 실려 온 미래의 청정 에너지원이다. 지구에는 거의 없지만 달 표면에는 풍부하여 핵융합 발전의 핵심 원료로 기대를 모으고 있다.

달에는 지구와 비교할 수 없을 정도로 막대한 양의 헬륨 3가 매장되어 있다.

왜 달에 더 많은지, 그리고 이것에 왜 꿈의 에너지원이라 불리는지 핵심 내용을 정리해 보자.

첫 번째로 달에는 헬륨 3가 지구 전체 매장량에 비해 수천만 배 많은 것으로 알려져 있다.

헬륨 3은 태양에서 불어오는 에너지 입자인 태양풍에 실려 온다.

지구는 강력한 자기장과 두꺼운 대기층이 보호막 역할을 하여 태양풍을 튕겨 내지만, 달은 대기와 자기장이 거의 없어 태양풍이 표면의 먼지(레골리스)에 그대로 쌓이게 된다.

달은 약 45억 년 동안 아무런 방해 없이 이 귀한 입자들을 차곡차곡 모아 온 거대한 저장고와 같다.

두 번째 헬륨 3가 주목받는 가장 큰 이유는 차세대 에너지 생산 방식인 핵융합 발전 때문이다.

현재 연구 중인 핵융합은 주로 중수소와 삼중수소를 사용하지만, 이 과정에서 인체에 해로운 중성자가 발생한다.

반면 헬륨 3과 중수소를 융합하면 중성자 대신 양성자가 발생하여 방사능 오염 위험이 거의 없는 깨끗한 에너지를 얻을 수 있다.

헬륨 3 단 1톤만으로도 약 1천만 톤의 석유나 2천만 톤의 석탄이 만드는 에너지를 낼 수 있다.

이론적으로 100톤 정도면 전 인류가 1년 동안 쓸 에너지를 공급할 수 있는 셈이다.

극저온 냉각 장치나 의료용 폐 영상 촬영, 중성장 검출기 등 특수 과학 장비에도 필수적으로 사용된다.

마지막 세 번째는 아직 달에서 헬륨 3을 가져 올 정도로 기술이 발전하지 못했다는 것이다.

가장 큰 걸림돌은 경제성과 기수력이다.

달 먼지 1억 톤을 처리해야 겨우 1톤의 헬륨 3을 얻을 수 있을 만큼 희박하게 퍼져 있어 대규모 채굴 설비가 필요하다.

그렇게 처리한다고 해도 지구로 가져오는 비용이 여전히 천문학적이다.

그리고 아직 헬륨 3을 이용한 상업적 핵융합 발전소가 완성되지 않았다.

헬륨 3가 존재한다는 사실 만으로도 이미 미국과 중국은 새로운 에너지원으로 대체 할 수 있다고 생각하고 있다.

미래에는 달이 인류의 거대한 연료 주유소가 될지도 모른다.

과학 기술이 발전에 시간이 걸릴 수 있으나 분명 언젠가는 가능해질 것으로 상상해 본다.