화성에서 산소를 만들 수 있을까? 퍼서비어런스 MOXIE 장치로 알아보는 산소 생산의 미래
화성에서 산소를 만들 수 있을까? 이 질문은 인류의 화성 이주, 유인 탐사에서 반드시 해결해야 할 중요한 숙제입니다.
화성에는 대기가 존재하지만, 대부분 이산화탄소로 이뤄져 있습니다. 산소는 극히 일부에 불과해 사람이 직접 호흡하거나 연료로 쓰기에는 턱없이 부족합니다. 그래서 NASA는 2021년 퍼서비어런스 탐사선에 혁신적인 MOXIE(Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) 장치를 탑재했습니다.
이 장치는 화성에서 산소를 직접 만드는 실험을 위해 개발되었습니다.
퍼서비어런스 탐사선의 임무와 MOXIE의 핵심 역할
퍼서비어런스는 화성 표면의 토양과 암석 분석, 고대 생명체 흔적 탐색 등 다양한 임무를 수행하고 있습니다. 그중에서도 MOXIE는 화성 대기 중 96%를 차지하는 이산화탄소를 이용해 산소를 직접 생산하는 혁신적인 장치로,
장기적인 화성 탐사에서 산소 공급 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 가능성을 보여주었습니다.
MOXIE가 시범적으로 산소를 만든 기술은 앞으로 화성에 대규모 산소 공장을 세울 수 있는 길을 제시합니다.
만약 대형 MOXIE 시스템이 구축된다면, 화성에서 호흡용 산소뿐만 아니라 로켓 연료 산화제로 쓸 산소까지 현지 조달이 가능해집니다.
MOXIE 장치의 원리와 실제 산소 생산 과정
MOXIE의 산소 생산 원리는 고온 고체산화물 전해질(Solid Oxide Electrolyzer) 기술에 기반합니다.
- 화성 대기 채취: 퍼서비어런스가 화성의 대기(이산화탄소)를 빨아들입니다.
- 800°C로 가열: 이산화탄소를 800도 이상 고온에서 전기분해합니다.
- 산소 생성 반응: CO₂ → CO(일산화탄소) + O₂(산소)로 분해됩니다.
- 산소 저장 및 방출: 생성된 산소는 측정 및 저장하고, 나머지 기체는 배출합니다.
실제로 MOXIE는 2023년까지 여러 번의 실험에서 총 122g의 산소를 만들어냈습니다.
한 번 실험에 최대 10g의 산소를 생산했으며, 이는 성인 1명이 약 10분 동안 숨쉴 수 있는 양입니다.
화성 자급자족의 가능성과 MOXIE의 미래
화성에서 산소를 생산하는 기술은 단순히 우주비행사들의 생존뿐 아니라, 화성에서 돌아올 때 쓸 로켓 연료의 산화제를 자체적으로 생산할 수 있다는 점에서 엄청난 의미가 있습니다.
MOXIE의 성공은 앞으로 대형 장치의 개발, 자원 현지 활용(ISRU)의 상용화, 그리고 더 먼 미래에는 화성 도시 건설로 이어질 수 있습니다.
MOXIE와 관련된 흥미로운 사실
- 산소 생산 외에도 화성의 대기 환경을 분석하는 데 기여
- 퍼서비어런스에 실린 MOXIE는 무게가 약 17.1kg으로, 실제 정착촌에 쓸 대형 산소공장의 ‘축소판’ 역할
- MOXIE의 데이터는 향후 유인 화성 탐사선 설계에 중요한 자료로 쓰임
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자주 묻는 질문(FAQ)
Q. MOXIE가 만든 산소로 실제 사람이 생존할 수 있을까?
A. 현 시점 MOXIE가 만든 산소 양은 짧은 시간 동안 호흡하는 데 쓰일 수 있지만, 미래에는 대형화된 시스템을 구축해 수십 명 이상이 사용할 산소와 연료를 생산할 수 있습니다.
Q. MOXIE는 앞으로도 계속 실험하나요?
A. 퍼서비어런스 임무 기간 동안 다양한 시간대와 조건에서 반복적으로 실험이 계속될 예정입니다.
Q. MOXIE와 비슷한 원리의 장치가 지구에도 있나요?
A. 원리는 같지만, 지구에서는 공기 분리법을 주로 사용하며, MOXIE는 극한 환경에 맞춘 특수 설계입니다.
결론 및 CTA
화성에서 산소를 만들 수 있을까?라는 질문의 답은 이제 “예”라고 말할 수 있습니다.
퍼서비어런스 탐사선의 MOXIE 장치는 미래 화성 탐사와 정착의 새로운 길을 열고 있습니다.
앞으로 우주 기술의 발전과 MOXIE 후속 장치 개발 소식을 이 블로그에서 계속 확인해보세요!
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