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무한한 자원, 소행성 채굴

당신은 지금 편하게 KOSMOS 기사를 읽고 있군요. 인류 역사상 가장 뛰어난 발명품인 컴퓨터로 말이죠. 이런 놀라운 기술과 발전을 이룩하고 엄청난 전자기기를 만들기 위해서는 희귀한 금속들이 필요합니다. 예를 들어서, 터븀, 네오디뮴, 탄탈럼 등이 있죠. 이러한 희귀한 금속들을 땅에서 파내 가공하는 과정은 불편합니다. 채굴과 광업은 공기와 수질 오염, 그리고 지형의 파괴를 불러일으킵니다. 시안화물, 황산, 염소 기체와 같은 위험한 화학 물질들이 자원을 빼내는 데 사용되는데, 이 과정에서 생태계와 노동자들, 그리고 생명체에게 해를 끼칩니다. 또, 희토류는 수출을 제한하여 여러 나라에서 정치적으로도 사용할 수 있습니다. 이 유해한 채굴산업을 무해하고 친환경적인 산업으로 바꿀 수 있을까요?


사실은, 가능합니다.


우리가 해야 할 일은 우주로 나가는 것뿐입니다.


소행성 채굴 (Asteroid Mining)

소행성

소행성은 수백만~수조 톤의 돌, 금속, 얼음으로 구성된 덩어리입니다. 이는 45억 년 전에 행성이 형성된 후에 남은 잔재들인데, 미터 단위로 작을 수도 있고, 나라만큼 큰 것들도 있습니다. 대부분은 소행성대와 카이퍼 벨트(Kuiper Belt)에 분포하며, 수십만 개에 달하는 나머지는 행성 사이에 흩어져 분포합니다. 우주로 나가는 것이 더 저렴해지면서, 과학자들과 경제학자들은 이러한 운석 속 희토류에 관심을 가지고 있습니다. 비록 작은 금속 운석이라고 하더라도 수조 원의 가치를 지닐 수 있습니다. 그리고 16 프시케(16 Psyche)처럼 큰 소행성은 수백만 년간 세계가 쓸 수 있는 금속이 매장되어 있을 수도 있습니다. 16 프시케에는 현재 시장 가격으로 1000조 달러가 넘는 원자재가 있는 것으로 추정됩니다.


16 프시케 (16 Psyche)

물론 이론적으로 그렇다는 말입니다. 예를 들어, 바다의 물에는 750조 달러가 넘는 2,000만 톤의 금이 있습니다. 그러나 금을 추출하는 것은 너무 비싸서 팔아도 적자가 되죠. 이것이 소행성 채굴이 맞닥뜨린 문제입니다. 배보다 배꼽이 더 크다는 것이죠. 우주에서 수십억 달러 가치의 자원을 얻는 데 수조 달러가 든다면 의미가 없기 때문입니다. 무엇이 소행성 채굴을 이렇게 비싸게 만드는 걸까요? 소행성 채굴의 원리는 간단합니다. 기본적인 원리는 소행성을 고르고, 가공하기 쉬운 곳으로 옮긴 다음, 거기서 필요한 금속만 채굴해내면 됩니다.


우주 여행을 저렴하게

불행하게도, 이 모든 과정이 인류가 해결해내지 못한 근본적인 문제에 부딪힙니다. 우주로 가는 것이 너무나도 비싸다는 것입니다. 단지 지구 궤도에 도달하기 위해 1kg마다 수천 달러의 연료비가 듭니다. 더 깊은 우주로 가는 것은 수천 달러가 더 듭니다. 소행성 채굴이 돈이 되려면 우주여행이 먼저 저렴해져야 합니다. 가능한 해결책은 고전적인 로켓 대신 전기 로켓을 사용하는 것입니다. 이미 여러 과학탐사 미션에서 전기 로켓은 사용된 적이 있습니다. 단순히 그것보다 더 크게 만들면 되는 것이죠. 전기 로켓은 우주로 가기엔 추진력이 약하지만 이미 우주 공간에 진입한 후엔 적은 연료로도 먼 곳으로 가속할 수 있습니다. 그 말인즉슨, 우리가 연료를 우주로 쏘아 올리기 위해 연료에 돈을 쓰지 않아도 된다는 것입니다. 이게 비용 문제를 완전히 해결하지는 못하더라도 최초의 소행성 채굴을 시작하기엔 충분할 것입니다.


소행성에서 온 금속

소행성 채굴을 더 쉽고 싸게 만들기 위해서는 아마도 지구와 가까운 소행성, 즉 지구 궤도와 가까운 소행성을 고를 것입니다. 몇 달 동안의 긴 여정 후, 우주선은 마침내 소행성에 도착합니다. 소행성에는 여러 크고 작은 구덩이들이 있습니다. 수십억 년 동안 아무런 변화도 없었죠. 우선, 소행성을 확보하여 회전을 멈춰야 합니다. 레이저로 일부를 증발시키거나 추진기로 회전을 없애는 등 여러 가지 방법이 있습니다. 일단 소행성의 회전이 멈추면, 기다리면 됩니다. 궤도 역학은 복잡하지만, 일정 순간에 힘을 준다면 작은 힘으로도 매우 큰 것들을 움직일 수 있습니다. 그렇기에 정확한 순간을 기다려야 합니다. 그 순간이 오면 인공위성의 추진기로 달 근처 궤도까지 움직인 후, 달의 중력을 이용해 운석을 안정적인 궤도에 올려놓을 수 있습니다. 이 여행은 몇 달이 걸리지만, 우주선이 발사된 이후의 시간이 낭비되었다고 할 수는 없습니다. 최초의 우주 채굴 및 가공 장비가 궤도에 설치되었고 현재 소행성을 향해 조심스럽게 움직이고 있습니다.


전이 궤도 (Transfer Orbit)

채굴방법은 지구와 매우 다르게 작동합니다. 거대한 렌즈로 초점을 맞추어 소행성 속 기체를 배출시킨 후 분쇄기로 암석과 자갈을 광물로부터 분리시키는 과정을 거치는데, 우리가 소행성의 0.01%만 귀한 금속으로 추출한다고 해도 똑같은 양의 지구의 광석에서 추출 가능한 광물보다도 몇 배나 많이 추출됩니다.


지구로의 귀환

그럼, 이제 이 금속들을 어떻게 지상으로 보낼까요? 몇 가지 방법이 있습니다. 우주에서 지구로 귀환하는 재사용 가능한 로켓에 탑재하거나, 3D 프린터를 이용해 더 빠르고 저렴한 방법을 이용할 수 있죠. 바로 귀금속에 열 차폐 캡슐을 코팅한 뒤 그걸 그냥 바다에 떨어뜨리는 방법입니다. 그 뒤엔 이것을 배가 끌고 가기만 하면 되죠.


자원 채굴의 새로운 패러다임

기반시설, 인프라와 경험이 증가함에 따라, 우리의 임무는 점점 더 정교해지고 있습니다. 소행성에서 생산된 부품과 연료는 지구에서 발사될 필요가 전혀 없습니다. 첫번째 채굴 작업이 두번째 채굴 작업을 더 쉽게 만들어 주고, 계속 쉬워집니다. 우주 산업이 성장하고 귀중한 물질들이 점점 더 싸지며 결국에는 지구에서는 채굴할 필요가 없어질 것입니다. 심지어 지구에서의 채굴이란 생각조차 이상하고 시대착오적이라는 인식으로 바뀔 수 있습니다. 거실에서 불을 피우는 것처럼요. 오염으로 황폐해진 풍경은 치유될 것입니다. 반면에 기술적인 경이로움은 제조업, 공업, 광업과 채굴업을 더 싸고 덜 해롭게 만들 수 있게 될 겁니다. 이 중 그 어느 것도 SF 소설이 아닙니다. 우리는 소행성 채굴을 위해 굉장한 물질이나 새로운 물리학이 필요하지 않습니다. 우리는 오늘이라도 이러한 미래를 건설할 수 있습니다.

경제적 영향

아마도 소행성 채굴의 가장 명백한 영향은 세계 경제에 미치는 영향일 것입니다. 천체 물리학자 Neil DeGrasse Tyson은 이것이 개인에게 상당한 부를 창출할 수 있으며, 심지어 최초의 억만장자는 소행성 채굴 거물이 될 것이라고 주장 하기도 합니다. 이를 위해 일각에서는 소행성 채굴 기술의 활성화가 우주 관광에서 정착에 이르기까지 미래 우주 경제 발전의 열쇠가 될 수 있다고 주장합니다. 그러나 많은 전문가들은 이면에서 소행성 채굴이 현재의 글로벌 원자재의 경제를 빠르게 파괴할 것이라고 주장합니다. 약 6600억 달러에 달하는 이 경제가 소행성 채굴에서 나오는 수십억 달러 가치의 희토류에 의해 빠르게 추월 당할 것이라고 주장합니다. 소행성 채광 자원이 시장에 범람하여 글로벌 원자재의 급격한 평가 절하를 일으킬 것입니다. 이러한 상황은 텔아비브 대학의 연구팀에서 시뮬레이션 했습니다. 그들은 소행성 채굴이 있는 세계에서 처절한 "자원과 권력을 위한 세계적인 투쟁"이 뒤따를 것이라고 예측했습니다. 그들은 한 번의 우주 광물 운송이 지구 금 가격을 50%까지 평가절하하는 시뮬레이션 결과를 통해 이러한 결론에 도달했습니다.


자원 불평등과 국제법

1967년의 우주 조약과 1979년의 달 협정과 같은 우주에 관한 대부분의 현재 국제법은 ‘모호성’이라는 단어로 요약될 수 있습니다. 이러한 모호성 때문에 미국과 룩셈부르크와 같은 국가에서 민간 기업이 소행성 채굴을 시작할 수 있도록 허용하는 법안을 통과시켰지만 자원 규제에 대해서는 거의 언급되지 않았습니다. 유일한 자원 규정은 달과 천체를 전체 개체로 단일 국가가 소유할 수 없도록 규정합니다. 그 결과 현재 누가 그 많은 우주 규제를 담당할 것이며 어떻게 할 것인지에 대한 논쟁이 여전히 존재합니다. 이것이 앞으로 나아가는 데 필요한 토론이지만, 그러한 대화와 타협에는 우주에 진입하고 소행성 채굴 작업을 수행할 수 있는 상당한 능력을 가진 강대국뿐만 아니라 그 부정적인 경제적 영향을 정면으로 견뎌야 하는 국가도 포함되어야 합니다. 모든 국가를 소행성 채굴 협상 테이블로 끌어들여야 할 때입니다.


국제법은 ‘강자의 논리’인가?

소행성 채굴은 혁신적이고 각광받는 기술입니다. 한 번 수송되는 자원은 지구에 경제적 이익을 가져다 줄 수도 있지만, 세계의 자원 경제를 파괴할 수도 있습니다. 그렇기 때문에 누가 소행성 채굴 기술을 주도해야 하며, 누가 책임을 져야 하며, 누가 국제적 합의를 이끌어 나가야 할지 많은 생각이 필요한 시점입니다. 여느 과학 기술이 그랬듯 강자를 위한 기술이 되지 않았으면 하는 바람과 함께 이만 글을 마무리합니다.


 

고재윤 학생기자 | Physics & Earth Science | 지식더하기


참고자료

[1] https://asteroidminingcorporation.co.uk/

[2] https://www.lingq.com/

[3] https://en.wikipedia.org/

[4] https://hir.harvard.edu/


첨부한 이미지 출처

[1] https://www.sciencephoto.com/

[2] https://phys.org/

[3] https://commons.wikimedia.org/

[4] https://www.istockphoto.com/



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