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달의 표면을 촬영한 사진을 보면, 곰보빵처럼 움푹 파인 자국들을 볼 수 있다.

이 자국은 지구의 화산 주변에서 보이는 지형과 비슷한 모양이다.

혹시 달에도 화산 분화구가 있는 것일까?

19세기 이전의 과학자들은 달에 화산 활동이 일어나 곰보자국처럼 보이는 ‘크레이터(crater)’가 생겼다고 믿었다.

석고를 물에 섞어 끓이면 달의 크레이터와 유사하게 생긴 자국이 나타난다는 사실을 알았기 때문이다.

물론 운석이 충돌했을 가능성도 제기됐다.

그러나 당시 지구나 달에 운석이 부딪칠 가능성을 낮게 본 과학자들은 화산활동이 더 설득력 있다고 생각했다.

하지만, 19세기 말에 등장한 미국의 지질학자 그로브 길버트(G.K.

Gilbert)의 생각은 달랐다.

달 표면을 관측한 결과 크레이터의 형태와 규모가 지구의 화산 분화구와 달랐기 때문이다.

그는 여러 실험 결과를 제시하며 운석충돌설을 주장했다.

이후 화성과 수성 같은 태양계 행성에서 달과 비슷한 크레이터가 발견됐고, 크레이터가 생긴 이유로 운석충돌설이 받아들여졌다.

달은 만들어진 이후 수억 년 동안 운석과 충돌해왔다.

지구에는 크기가 작은 운석들이 떨어져도 대기권에서 불타버리지만 대기가 없는 달에는 작은 운석들까지 고스란히 충돌해 표면에 상처를 낸다.

달 표면에 떨어지는 운석의 평균 속도는 초속 12km 정도인데, 운석이 달 표면에 부딪쳐 정지하기 직전에 운동에너지가 충격파로 변한다.

이때 충격파는 엄청난 열에너지로 바뀌게 돼 폭발 현상을 일으키며 둥근 모양의 흔적을 남긴다.

이 흔적은 풍화와 침식 작용이나 지각변동이 없는 달에서 오래도록 남는 것이다.

얼마 전 미국항공우주국(NASA)의 달 정찰 궤도 탐사선 LRO가 촬영한 결과에 따르면 크레이터 모양은 계속 바뀌고 있다.

최근에 생긴 크레이터가 기존 크레이터를 지우고 있기 때문이다.

달 표면은 이미 크레이터로 가득해 새로운 충돌이 있을 때마다 크레이터의 모양이 바뀌는 것이다.

이런 크레이터의 연구결과는 달뿐 아니라 지구의 과거도 간접적으로 밝힐 수 있다.

지구와 달은 거리가 가까운 편이므로 달에 부딪친 거대 유성이 지구에 충돌했을 가능성도 있다.

따라서 과학자들은 달에 남겨진 크레이터의 크기와 개수를 분석하면 지구가 겪었던 현상도 추측할 수 있을 것으로 기대하며, 달 크레이터 연구를 추진하고 있다.

글 : 박태진 과학칼럼니스트 출처 : 카리스쿨(http://www.karischool.re.kr/) “푸른하늘”

영화 ‘아바타’를 보면 인류가 거대한 우주선을 타고 지구와 비슷한 환경의 행성으로 간다.

나무와 물이 풍성한 그곳에서 자원을 채취하기 위해서다.

영화가 그린 모습은 지금부터 약 150년 후의 미래지만, 우주에 인간이 거주하면서 자원을 캐는 등의 일은 이미 현실로 다가오고 있다.

스타트랙이나 아바타 같은 영화처럼 태양계 너머의 우주로 나가기 위해 인간이 꼭 거쳐야 할 공간이 있다.

바로 우리 머리 위에 떠 있는 달이다.

중력이 없고 대기가 없는 우주 공간에서 인간이 적응할 수 있다면, 태양계 너머에 지구와 비슷한 환경이 없더라도 우주기지를 건설하고 그곳에서 살 수 있다.

이 때문에 우주 선진국들은 2000년대 초부터 본격적으로 유인 달탐사를 계획하고 있다.

이미 미국, 중국, 일본 등은 2025년경에 달 기지를 세우고 자원을 채취하려는 준비를 하고 있다.

이런 일정은 각국의 사정에 따라 더 빨라질 수도 늦어질 수도 있지만 가까운 미래에달 기지가 건설된다는 것은 확실한 셈이다.

미국항공우주국(NASA)이 그리는 달 기지 상상도에는 우주선 착륙장과 도로, 자원 채취장, 거주 시설, 탐사 로봇 등이 있다.

그런데 달은 지구와 다른 환경이므로 건물을 세우는 방법도 지구와 달라야 한다.

과연 달에 건물을 짓고 도로를 낼 수 있는 방법이 있을까? 아쉽게도 여기에 대해 정확한 방법을 제시한 사람은 없었다.

이런 상황에서 우리 연구팀은 토목공학을 기초로 ‘우주용 굴착 로봇’과 ‘달 콘크리트’를 제안했다.

실제로 달에서 땅을 파고 벽돌을 쌓아올리는 방법을 내놓은 것이다.

달 콘크리트로는 도로를 포장해 지구에서 볼 수 있는 아스팔트 길도 만들 수 있다.

이는 세계적으로 좋은 반응을 얻었고, 우주 굴착 로봇의 경우는 지난 3월에 특허로 등록됐다.

달의 중력은 지구의 6분의 1이므로 사람이 서 있는 것조차 힘들다.

그러니 땅을 파는 일이나 건물의 지지대를 세우는 일은 거의 불가능하다.

하지만 건물을 세우기 위해서는 땅을 파고 지지대를 세우는 작업은 꼭 필요하다.

그래서 우리 연구팀은 드릴로 달 지표면에 구멍을 내고, 그 안에 기둥 모양의 긴 심을 박는 방법을 생각해냈다.

우선 달에서 몸을 가눌 수 있도록 지지대를 마련한 뒤 작업을 하려는 것이다.

드릴이 땅 속에 충분히 들어가면 드릴 안에 지지대와 파이프를 꽂고 두꺼운 머리 부분을 맞물리게 한다.

이렇게 하면 지지대를 단단하게 고정할 수 있으므로 중력이 약한 달에서도 드릴이 강한 힘을 발휘할 수 있다.

따라서 땅을 파는 것도 큰 건축물을 지탱할 기둥을 세우는 것도 가능해진다.

특히 이 장치는 드릴로 땅을 파는 동안에 생기는 먼지 등도 흡입할 수 있게 만들었다.

달은 인력이 약하므로 먼지 등이 발생하면 달 표면에 가라앉지 않고 둥둥 떠다니게 되는데, 이를 처리해 시야를 가리는 문제도 해결한 것이다.

이 기술로 달에 빌딩을 세우는 과정을 상상해보자.

우선 굴착 로봇이 달 표면에서 자신의 다리를 땅에 고정한다.

그 다음 드릴로 깊은 구멍을 파고, 드릴에 장착된 센서는 지반 물질 속으로 들어가면서 달 토양이 얼마나 단단한지 감지한다.

센서가 긴 심을 고정할 수 있는 적합한 위치를 찾으면, 그곳에 심을 꽂고 건물 지지대를 설치한다.

같은 방법으로 몇 개의 지지대를 세운 뒤 달 콘크리트로 기둥을 세운다.

이때 사용되는 달 콘크리트는 달에 있는 토양과 플라스틱 섬유를 녹여 만든다.

기둥이 완성된 뒤에는 달 콘크리트 블록으로 애초에 설계했던 건물을 세우면 된다.

이렇게 두 가지 기술은 달 기지를 세우는 데 중요한 역할을 하게 될 것이다.

하지만 아직 굴착 로봇이 달 환경에서 어느 정도 지지력을 발휘할 수 있을지는 장담할 수 없다.

그래서 우리 연구팀은 달 표면과 유사한 환경을 만들어 실험 중이다.

달처럼 진공 상태인 챔버(용기)를 그 안에 달 복제토를 넣는 것.

여기에 달과 같은 중력을 실험하기 위해 무게를 6분의 1로 줄인 장치를 넣고 실험을 한다.

달과 다른 행성을 탐사하기 위한 로봇이 빠른 속도로 이동할 수 있도록 도로를 포장하는 방법도 함께 연구하고 있다.

우주 개발이라고 하면 흔히 로켓 등의 발사체나 인공위성을 떠올리기 쉽다.

하지만 달이나 다른 행성에 기지를 건설하는 것도 중요한 일이다.

그곳도 인류가 새롭게 개척할 공간이라고 본다면 사람이 생활할 수 있는 시설이 필요하기 때문이다.

우주로 진출하는 우주선 기술이 발달하고 나면, 달