국내 연구진이 달 극지방 물 분포 예상 지도를 제작했다.
한국지질자원연구원(KIGAM)은 우주자원개발센터 김경자 박사 연구팀이 지난 2년 동안 다누리호에 실린 감마선분광기(KPLO Gamma-Ray Spectrometer·KGRS)를 활용해 수집한 자료를 분석해 달 극지의 물 분포 지도를 만드는데 성공했다고 30일 밝혔다.
연구팀은 달의 북극이 남극 보다 더 넒은 지역에 물이 분포하고 있고 함량도 높을 것으로 분석해 루나 프로스펙터 미션과 유사한 연구결과를 발표했다. 향후에는 루나 프로스펙터가 달 북극과 남극 지역의 얼음 함량을 각각 4.6%와 3.0%로 추정하고 북극에 약 3억3000만 톤의 물이 존재할 것으로 분석한 결과를 추가 전산모사(simulation)를 통해 검증할 예정이다. KGRS 연구 결과는 중성자 수 감소를 통해 달 극지방 표면에 물이 존재함을 보여주는 방식으로 이전 루나 프로스펙터 미션의 결과를 재검증하는 중요한 발견으로 평가되고 있다.
루나 프로스펙터(Lunar Prospector) 미션은 1998년에 NASA가 발사한 달 탐사선으로 달의 자원과 환경에 대한 중요한 데이터를 수집하기 위해 진행된 미션이다. 주요 목표는 달 표면의 화학적 성분, 자원, 그리고 물의 존재 여부를 확인하는 것이었고 특히 달의 극지방에서 물이 존재할 가능성을 조사하는 데 중점을 두었다.
특히 이번에 제작된 달 극지의 물 분포 지도는 달 북극의 대표적인 영구 음영 지역이자 얼음이 존재할 가능성이 높은 충돌분지인 로즈데스트벤스키 지역에서 중성자 감소 현상이 뚜렷하게 나타나 해당 지역에 상대적으로 많은 양의 물이 존재함을 입증했다.
이러한 발견은 달의 물 분포와 지질학적 기원의 이해는 물론, 향후 인류의 달 자원개발 및 기지 건설에 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.
또한 연구팀은 KGRS 차폐분광기의 붕소(Boron)와 중성자의 반응으로 생성된 487 킬로전자볼트(keV)의 감마선 피크(peak)를 분석해 중성자 지도를 제작하고 이를 통해 달의 원소 분포와 물 존재를 추적함으로써 향후 달 극지 자원 산정에 중요한 정보를 확보했다.
KGRS의 중성자 지도는 열중성자와 열외중성자 영역에서 주로 반응이 일어나는데 극지역 표토층에서 물의 함량과 중성자 수의 관계를 전산모사 한 결과, 달 표면에 물 함량이 많을수록 중성자 수가 감소하는 현상을 확인했다.
KGRS의 달 표면 원소지도는 기존 루나 프로스펙터의 중성자 지도와 일치해 신뢰성이 높고 NASA Moon Trek 사이트에 공개돼 국제 달 자원조사 컨소시엄(International Lunar Prospecting Consortium)의 달 자원 산정을 위한 국제활동 수행에 활용될 예정이다.
김경자 센터장은 “이번 연구 결과는 KIGAM의 독창적인 달 자원탐사 기술력을 증명하고 향후 달을 포함한 우주 자원 개발과 탐사에 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다”며 “지속적인 달 자원 탐사 연구를 통해 대한민국의 우주 자원 기술을 고도화하고 글로벌 우주 탐사 경쟁력을 강화하는 데 앞장서겠다”고 말했다.
한국지질자원연구원이 독자적으로 개발한 감마선 분광기는 2022년 8월 5일 다누리호 발사를 통해 본격적인 탐사에 나섰다. 고도 100㎞ 달 궤도에서 달의 원소 분포, 물 함량, 중성자 방사선 등에 대한 중요한 데이터를 매 10초마다 수집해 달의 원소 지도와 중성자 지도, 극지방 물 분포 지도를 작성하는 기초자료로 활용하고 있다. 특히 올해 2월부터는 다누리의 고도가 60㎞로 낮춰짐에 따라 상대적으로 강한 감마선 분광신호를 얻을 수 있어 향후 달 표면에서의 물(H) 지도 및 기타 원소지도 작성에 효과적일 것으로 예상된다.
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