이원영 기자
소행성 채굴(Asteroid Mining)은 기존 광업을 대체해 소행성에서 희귀 금속을 추출하는 것이다. 지난 수십 년간 PC나 스마트폰은 인류에게 가장 영향력 있는 존재가 됐다. 이런 PC나 스마트폰에는 네오디뮴이나 탄탈 등 희귀 금속이 사용된다. 하지만 희귀 금속을 생산하는 광산은 대기 오염과 숮빌 오염을 초래하고 경관을 파괴할 뿐 아니라 황산 등 위험한 화학 물질을 배출하고 생물 다양성과 노동자에게도 해를 끼친다.
또 희귀 금속 등 자원 수출 규제 등을 통해 정치적 거래 재료로 취급된다는 문제도 있다. 이런 지구상에서 광업 문제 해결책이 바로 우주에 다수 존재하는 소행성을 채굴하는 소행성 채굴이다. 소행성 크기는 최소 1m 가량이지만 스위스가 쏙 들어갈 만한 면적을 자랑하는 베스타 같은 거대한 것도 있다.
소행성 대부분은 메인 벨트나 커이퍼벨트, 목성 트로이벨트 등 소행성 벨트를 구성하고 있으며 기타 소행성이 주위를 돌고 있다. 이 소행성에 내재된 자원이 우주 개발 발전과 함께 주목받고 있는 것이다. 이는 비교적 작은 소행성에서도 백금 같은 고가 금속을 포함하는 경우가 있는 게 이유다.
화성과 목성 사이를 공전하는 프시케의 경우 철과 니켈, 금, 백금 등 전 세계 산업이 수년간 바라던 금속을 풍부하게 함유하고 있어 프시케 내 매장 금속 가격은 수천조 달러에 이를 것으로 주목받고 있다.
하지만 소행성에 비싼 금속이 풍부하게 존재하더라도 막대한 채굴 비용이 소요된다면 지구상 광업을 대체할 수 없다. 소행성 채굴은 인류에게 유용한 광물 자원을 포함한 소행성을 지구 근처로 이동시킨 뒤 뿔뿔이 흩어지게 하고 자원을 얻는다. 하지만 이 방법에는 기술적 과제가 다수 남아 있다.
과제 중 하나는 우주 공간 이동 비용이다. 1kg 물체를 저궤도에 날리는데 걸리는 연료비만으로도 수천 달러로 우주에 가는 비용은 비싸고 소행성 채굴을 실현하려면 여행 비용을 낮출 필요가 있다.
우주 여행 비용을 낮출 방법으로 유망시되는 건 화학연료를 사용하는 로켓 엔진을 대체하는 전기 에너지를 이용하는 전기 추진이다. 전기 추진 기술은 이미 실용화되어 있다. 잔기 추진으로 우주에 도달할 수 있을 만한 출력은 아니지만 우주 공간에 도달하고 저비용 연료로 장거리를 이동할 수 있는 특성이 있기 때문에 소행성 채굴 과제 중 하나를 해결할 수 있다.
이미 소행성에서 자원 샘플을 채취하는 프로젝트는 진행되고 있기 때문에 인류에게 편리한 지구에 가깝고 유용한 광물 자원을 풍부하게 함유하고 있으며 적절한 크기라는 조건을 만족하는 소행성을 확정할 수 있다.
목표로 한 소행성에 접근한 우주 채굴선이 처음으로 실시해야 하는 건 소행성 자전 중지다. 소행성이 자전하고 있다면 수송에 영향을 미칠 수 있기 때문에 레이저 일부를 증발시켜 역학 에너지를 주거나 로켓에 고정시켜 자전을 중단시킬 필요가 있다.
소행성이 자전을 멈춘 뒤 지구 궤도로 돌아 쉬운 위치에 도달할 때까지 기다린다. 지구 궤도에 돌아올 때에는 달 중력이 중요하다. 달 근방을 통과하면 달 중력을 활용해 비용 없이 궤도를 크게 변화시킬 수 있다.
지구 근처까지 도달한 뒤 소행성을 뿔뿔이 흩어지게 하는 작업에 들어간다. 우주 공간에서의 채굴은 거대한 거울로 모아진 태양광으로 바위를 과열시켜 암석 부분을 그라인더로 자갈과 흙으로 바꾸는 것으로 지구 채굴과는 전혀 다르다. 암석 부분에서 추출한 금속 자원은 재사용 가능한 로켓 등을 사용하거나 우주 광산선에 탑재된 3D프린터에서 금속 자원을 캡슐로 덮어 지구에 직접 투하는 방법으로 지구에 전송한다.
소행성 채굴은 태양계 식민지화의 첫 걸음이라고 할 수 있다. 인류의 인프라가 확대되고 경험이 겹쳐 쌓일 소행성 채굴 기술은 기술 혁신이 진행되면 소행성에 건설한 공장에서 로켓 연료를 생산하고 채굴한 금속 자우너을 지구로 보내는 것도 가능하게 될지 모른다. 일단 소행성 채굴을 수행할 수 있게 되면 지구상에서 귀중한 광물 자원을 다량으로 얻을 수 있기 때문에 기술 혁신이 진행된다. 따라서 소행성 채굴은 처음보다 2번째 비용이 떨어지고 3번째 비용이 더 떨어지는 선순환이 계속될 것으로 예상된다.
이렇게 소행성 채굴 비용이 계속 낮아지면 지구에서 채굴이 완전히 중단될 가능성이 있다. 앞으로 지구에서 채굴처럼 평소에는 볼 수 없는 시대착오적 존재가 될지 모른다.
이석원 기자
정용환 기자
