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달에 집 짓기 - 우주에서 프린터로 짓는 집의 비밀

익힘책주인 2025. 8. 10. 01:33

왜 달에 건물을 지으려 하는가?

 

인류는 달을 단순한 탐사의 대상이 아닌, 장기 체류형 기지 건설지로 바라보고 있습니다. NASA의 아르테미스(Artemis) 계획이나 ESA, JAXA의 달 기지 구상은 이를 보여주는 대표 사례입니다. 하지만 기존 방식처럼 모든 자재를 지구에서 수송하는 방식은 비효율적입니다. 그래서 주목받는 것이 바로 현지 자원 활용(ISRU, In-Situ Resource Utilization)입니다.

 

지구에서 모든 자재를 수송하려면 비용이 막대하고 물류 한계도 존재합니다. 로켓 1kg당 발사 비용이 수만 달러에 이르는 현실에서, 기지를 유지하기 위한 건축 자재, 에너지, 장비를 전부 운반하는 것은 사실상 불가능에 가깝습니다. 따라서 NASA를 비롯한 우주 기관들은 달에서 직접 자원을 채굴·가공해 활용하는 ISRU 기술에 집중하고 있으며, 이는 단순한 비용 절감뿐 아니라 지속 가능한 우주 거주 시대의 핵심 전환점으로 평가받고 있습니다.

 

 

레골리스란 무엇인가?

 

레골리스(Regolith)는 달 표면을 덮고 있는 분말 형태의 흙으로, 미세한 유리 입자, 광물 파편, 현무암 성분 등을 포함합니다. 지구와 달리 대기가 없어 풍화 작용 없이 운석 충돌만으로 형성되었으며, 두께는 지역에 따라 수 미터에 이릅니다.

 

또한 레골리스는 매우 건조하고, 입자들이 날카로우며 정전기를 띠는 특성이 있어, 장비 표면에 쉽게 달라붙고 마모를 유발할 수 있습니다.
이러한 점에서 단순한 흙이 아니라, 달 환경에 최적화된 자원으로 활용 가치가 높아지고 있습니다. 최근에는 레골리스를 분석해 산소, 실리콘, 금속 등 유용한 성분을 추출하려는 연구도 활발히 진행되고 있습니다.

 

 

어떻게 건축 재료로 활용할까?

 

연구진들은 레골리스를 3D 프린터의 잉크처럼 활용할 수 있는 방안을 개발 중입니다. 주요 방식은 다음과 같습니다:

  • 소결(Sintering): 고열(레이저 혹은 마이크로파)을 가해 입자들을 결합
  • 폴리머 혼합: 바인더를 섞어 콘크리트처럼 고정화
  • 자외선 경화: 태양광을 이용해 일정 형상을 굳히는 기술

이 방식은 별도의 건축 자재 수송 없이 달에서 직접 구조물을 제작할 수 있다는 장점을 가집니다.

 

달 표면에 3D 프린터 로봇이 레골리스를 사용해 구조물을 출력하는 이미지

 

중장비 대신 로봇 프린터?

 

달에서 무거운 굴삭기나 크레인을 운용하는 것은 쉽지 않습니다. 대신 모듈형 건축용 로봇이 개발되고 있으며, 다음과 같은 기술이 활용됩니다:

  • 반자율 3D 프린터 로버: 지정된 패턴대로 자동 출력
  • 다중 노즐 출력기술: 구조물 강도를 확보하기 위한 다층 출력
  • 스마트 센서 내장: 레골리스 상태를 실시간으로 감지해 출력 조절

ESA와 ICON은 협업해 사람이 도달하기 전 기지를 먼저 프린팅하는 프로젝트도 추진 중입니다.

 

달에서는 중력(지구의 약 1/6)과 극한 온도, 통신 지연 등의 문제로 인해 전통적인 중장비 사용이 비효율적입니다. 이에 따라 NASA와 ESA는 원격 제어 또는 자율 주행이 가능한 건축용 로봇 프린터의 실험을 진행하고 있습니다. 이들 로봇은 GPS가 아닌 비전 기반 내비게이션 시스템을 사용해 위치를 파악하며, 표면 상태나 경사도 등을 실시간으로 분석해 프린팅 경로를 수정할 수 있습니다. 특히 ICON이 개발 중인 시스템은 3D 설계도를 기반으로, 다양한 구조물을 인공지능이 스스로 조정하며 출력하는 기능도 탑재할 예정입니다. 이 기술은 향후 화성 기지 건설에도 응용될 수 있습니다.

 

 

열 차폐와 방사선 차단도 해결?

 

달 표면은 낮과 밤의 온도차가 200도 이상이며, 우주 방사선에 그대로 노출됩니다. 그러나 레골리스는 자연적으로 열 차폐 및 방사선 차단 기능이 있어 건축 재료로 적합합니다. 일부 연구에 따르면 50cm 두께의 레골리스 벽체만으로도 상당 수준의 방호 효과를 기대할 수 있습니다.

 

달의 주야간 온도차는 -170도에서 +120도 이상에 이르며, 대기층이 없어 자외선, 감마선, 우주선 등이 그대로 표면에 도달합니다. 이에 따라 거주 구조물은 반드시 열적 안정성과 방사선 보호 성능을 가져야 합니다. 레골리스는 다공성 구조와 비금속성 물질의 조합 덕분에 자연적인 단열재 역할을 할 수 있으며, 방사선 차폐 효과도 탁월하다는 연구 결과가 있습니다.

 

NASA와 ESA의 실험에서는 50cm 이상의 두께로 쌓은 레골리스가 우주 방사선의 90% 이상을 차단할 수 있다는 시뮬레이션 결과도 도출되었습니다. 이는 콘크리트나 금속보다 가벼우면서도 현지에서 조달 가능한 재료로서 큰 장점이 됩니다.

 

 

정리하며 - 향후 과제는 무엇인가?

 

아직까지 해결해야 할 점도 많습니다:

  • 극한 환경에서의 프린터 안정성 확보
  • 건축물의 내구성, 내진성 검증
  • 레골리스 수집 및 처리 자동화 기술

하지만 기술이 성숙할수록 우주 거주지 시대는 현실에 가까워지고 있습니다. 프린터로 지어진 달의 첫 집, 멀지 않았습니다.