플라즈마 리액터로 화성에서 효율적으로 산소 생산한다?

화성 탐사선 퍼서비어런스 등이 착륙해 조사 중인 화성은 인류가 서식할 수 있을지 모른다는 기대감이 담겨 있는 곳이다. 그래서인이 화성 환경을 재현한 실험에 있어 가스를 플라즈마화하는 장치인 플라즈마 리액터(Plasma reactor)를 이용해 기존 기술보다 효율적으로 산소를 생산하는데 성공했다는 발표가 나왔다.

지난 2021년 퍼서비어런스에 장착한 산소 생성 장치 목시(MOXIE)가 화성에서 정상 가동되어 화성 대기에서 산소를 생성하는데 성공했다. 목시는 화성 대기 95%를 차지하는 이산화탄소를 전기화학 공정을 통해 일산화탄소와 산소 이온으로 분해해 산소를 생성하는 장치다. 화성에서 가동은 1시간에 5.37g 산소 생성에 성공했는데 이 정도면 우주비행사가 10분간 호흡할 수 있는 양에 해당한다.

리스본대학 연구팀은 퍼서비어런스에 설치한 생성 장치보다 고효율 장치를 개발했다고 발표했다. 이들이 고안한 장치는 전자빔을 적절한 속도까지 가속해 이산화탄소를 플라즈마화해 산소를 생성하는 것이다. 목시는 산소 생성을 위해 화성 공기를 가압, 가열할 필요가 있었다. 하지만 플라즈마 리액터는 그럴 필요가 없다. 화성은 플라즈마화하기에는 이상적인 압력이라고 말한다.

연구실에서 실시한 실험에선 화성 압력과 조성을 재현한 공기 30%를 산소로 변환할 수 있었다고 한다. 효율은 시간당 14g으로 목시보다 뛰어나며 28분간 호흡하기에 충분한 양이다.

하지만 실제로 화성에서 운용하기 전 몇 가지 문제를 해결할 필요가 있다고 한다. 이 장치에는 휴대용 전원과 만든 산소를 보존할 장치가 필요하며 이 모든 게 목시와 같거나 그 이상으로 부피가 커질 가능성이 있다고 한다.

한 전문가는 미항공우주국 나사(NASA)가 목시를 개발한 것처럼 우주기관이 많은 비용을 들여 개발한다면 이번 접근법은 열매를 맺을 수 있을 것이라며 호흡하는데 도움이 될 뿐 아니라 연료와 비료를 만드는 방법으로도 도움이 될 수 있다며 목시보다 훨씬 미숙하다는 걸 빼면 플라즈마 기술은 아무런 문제가 없다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.