인류는 달을 단순한 탐사의 대상이 아니라, 지속 가능한 거주지로 만드는 것을 목표로 하고 있다. 하지만 달에서 건축을 한다는 것은 말처럼 쉬운 일이 아니다.
지구에서 건축을 할 때는 콘크리트, 철근, 목재, 유리 같은 재료를 활용하지만, 달에는 이러한 자원이 전혀 없다. 그렇다면, 달에서 거주지를 만들기 위해 어떤 방법이 가능할까?
이번 글에서는 달에서 자급자족 가능한 건축 자재 확보 방법과 지구에서의 운송 문제 해결 방안을 살펴보자.
달에서 건축 자재를 조달하는 방법
1) 달의 토양(레골리스)을 활용한 건축 자재
달의 표면은 레골리스(Regolith)라 불리는 미세한 먼지와 암석 파편으로 덮여 있다.
레골리스는 철, 실리콘, 산화알루미늄 등의 성분을 포함하고 있어 건축 자재로 가공할 가능성이 크다.
🔹 레골리스를 활용하는 주요 방법
3D 프린팅 기술
레골리스를 특수한 바인더(결합제)와 섞어 3D 프린팅하면 벽돌 형태의 구조물을 만들 수 있다.
NASA와 ESA는 이미 지구에서 레골리스 유사 물질을 사용한 3D 프린팅 건축 실험을 진행 중이다.
고온 가열을 통한 벽돌 제작
레골리스를 1,000~1,200°C의 고온에서 가열하면 단단한 벽돌로 변형된다.
ESA(유럽우주국)는 이를 활용한 달 기지 건설 실험을 진행하고 있으며, 태양열을 이용해 에너지를 최소화할 계획이다.
폴리머와 결합한 강화 구조물
레골리스를 특수 폴리머와 혼합하면, 내구성이 강한 건축 자재로 활용 가능하다.
NASA는 이를 기반으로 방사선을 차단하는 돔 형태의 거주지 건설을 연구 중이다.
2) 금속 자원 확보 – 달에 철과 알루미늄이 있을까?
달에는 철, 알루미늄, 티타늄 같은 금속 성분이 포함되어 있지만, 대부분 산화된 상태이므로 추출하고 정제하는 과정이 필요하다.
🔹 달에서 금속을 확보하는 주요 방법
레골리스에서 금속 추출
레골리스에는 산화철과 산화알루미늄이 포함되어 있다.
이를 화학적 환원 과정을 통해 철과 알루미늄을 추출할 수 있다.
일렉트롤리시스(Electrolysis, 전기 분해) 기술
NASA는 레골리스에서 산소를 분리하는 과정에서 금속을 추출하는 기술을 연구 중이다.
이 과정에서 생성된 산소는 우주 기지의 호흡용 공기로 활용될 수 있다.
소행성 채굴 기술과의 결합
일부 과학자들은 소행성에서 채굴한 금속을 달 기지 건설에 활용하는 방법도 연구 중이다.
하지만, 현재 기술로는 소행성에서 자원을 채굴하는 것이 쉽지 않다.
3) 유리와 단열재 – 방사선과 온도 변화에 대비한 자재
달의 환경은 낮과 밤의 온도 차이가 260°C 이상 나며, 강력한 태양 방사선이 존재한다.
따라서, 건축물에 단열재와 방사선 차단 물질이 필수적이다.
🔹 유리 및 단열재 확보 방법
레골리스에서 실리카 추출해 유리 제작
달의 레골리스에는 실리카(SiO₂) 성분이 포함되어 있다.
이를 이용하면 투명하거나 반투명한 유리를 제작할 수 있다.
폼 구조 단열재 개발
NASA는 레골리스를 거품 형태로 가공해 단열 성능을 높이는 연구를 진행 중이다.
이 기술을 활용하면, 기온 변화와 우주 방사선으로부터 보호할 수 있는 건축 구조물이 가능해진다.
지구에서 건축 자재를 가져가는 문제와 해결 방안
1) 로켓으로 자재 운반 – 비용 문제
현재 1kg의 화물을 달로 보내는 비용은 수천만 원 이상이다.
달 기지를 건설하려면 수백~수천 톤의 건축 자재가 필요하므로, 경제적으로 매우 비효율적이다.
🔹 해결책
소형 모듈형 건축 자재 개발
SpaceX와 NASA는 부피와 무게를 줄인 모듈형 건축 자재를 개발 중이다.
이를 활용하면 최소한의 자재만 우주로 보내고, 나머지는 현지에서 조달할 수 있다.
초경량 소재 활용
탄소섬유, 그래핀 등 초경량 소재를 활용하면 운송 비용을 절감할 수 있다.
2) 우주에서 건축 자재를 제조하는 방법
지구에서 건축 자재를 가져가는 대신, 우주에서 직접 제조하는 방법도 연구되고 있다.
🔹 주요 방법
우주에서 3D 프린팅
국제우주정거장(ISS)에서는 이미 3D 프린터로 일부 부품을 제작하는 실험이 진행 중이다.
NASA는 달과 화성에서도 현지 자원을 활용한 3D 프린팅 건축 기술을 적용할 계획이다.
우주 태양광 발전을 활용한 자재 생산
달에서는 태양광 발전이 가능하므로, 이를 활용해 에너지를 공급하고 건축 자재를 제조하는 연구가 진행 중이다.
달에서 자급자족 건축이 가능할까?
현재 진행 중인 연구와 실험을 바탕으로 보면, 완전한 자급자족 건축은 아직 어려운 단계이다. 하지만, 다음과 같은 방식으로 점진적인 발전이 가능하다.
1️⃣ 레골리스를 활용한 3D 프린팅 건축이 가장 유력한 방법
2️⃣ 철, 알루미늄 등의 금속을 추출하는 기술이 필요
3️⃣ 일부 필수 자재는 지구에서 운반하는 방안도 고려해야 함
2030년대에는 첫 번째 3D 프린팅 달 기지가 등장할 가능성이 크며, 이후 점점 더 자급자족이 가능한 우주 거주지로 발전해 나갈 것이다.