(2022) 무인 달 탐사선에 경희 기술력 탑재된다 > 뉴스

• 목록
• 답변
• 글쓰기

선종호 우주과학과 교수 연구팀, 달 우주 환경 모니터 개발
미 항공우주국(NASA) ‘아르테미스 계획’ 일환으로 2024년 발사하는 무인 달 탐사선에 탑재

‘제프 베이조스’, ‘일런 머스크’, ‘리처드 브랜슨’ 등 세계 부호 순위 상위권에 자리한 이들의 최근 관심사는 ‘우주’다. 이들은 회사를 설립해 앞다투어 경쟁하며 우주탐사에 나서고 있다. 거대한 정부 기관이 이끌었던 과거와는 다르게 현시대는 정부와 기업이 협업해 새로운 산업을 창출하고 있다. 이른바 ‘뉴스페이스’ 시대가 개막했다.


“우주과학과의 역량을 세계적으로 인정받았다”
한국도 우주탐사 시대를 대비해 국가적 역량을 쌓기 위해 노력하고 있다. 지난 10월 국내 독자 기술로 개발한 우주발사체 ‘누리호’를 발사했고, 한국형 달 탐사사업 로드맵도 발표했다. 이와 동시에 국제 협력도 활발히 진행됐다. 2021년 5월 유인 달 탐사 프로그램인 ‘아르테미스 약정’과 그 하위 프로그램인 ‘CLPS(Commercial Lunar Payload Services Initiative, 민간 달 탐사선 탑재체)’에도 참여한다. 미국 항공우주국(NASA)이 주관하는 CLPS 계획은 달의 과학 탐사, 상업적 개발을 목표로 개발한 탑재체를 실은 무인 달 탐사선을 매년 발사한다는 내용을 담고 있다.

선종호 우주과학과 교수 연구팀이 CLPS 계획에 참여하며 경희대도 뉴스페이스 시대 개척자가 됐다. 선종호 교수 연구팀은 2024년 발사 예정인 무인 달 탐사선에 탑재되는 달 우주 환경 모니터(Lunar Space Environment Monitor, LUSEM)를 개발한다. 이는 아르테미스 약정 서명 이후 처음으로 이뤄진 협력 프로젝트이다.

선종호 교수는 “아르테미스 사업은 1960년대 이후 50년 만에 달에 인간을 보내는 계획이라 뜻깊다”며 “2024년 발사할 무인 탐사선은 유인 탐사 이전 길잡이다. 향후 탐사 상황을 고려해 유인 착륙 일정을 정한다. 국제적 사업에 경희대가 개발한 우주 환경 모니터가 탑재된다는 사실은 우주과학과의 역량을 세계적으로 인정받은 사례”라는 소감을 남겼다.


고에너지가 달의 우주 환경에 미치는 영향·우주 풍화 과정 연구
선 교수 연구팀이 개발한 달 우주 환경 모니터는 달 궤도 및 달 표면에서 발생하는 50keV 이상의 고에너지 입자를 관측한다. 선 교수는 “달은 지구 환경과 다르게 대기권의 보호를 받지 못해 우주에서 날아오는 고에너지 입자의 영향을 받는다. 고에너지 입자가 인간, 우주선을 포함한 달의 우주 환경에 어떤 영향을 미칠지 학문적으로 규명되지 않았다”며 수행할 연구의 학문적 의의를 설명했다.

2024년 발사되는 달 탐사선은 달의 ‘라이너 감마(Reiner Gamma)’ 지역에 착륙한다. 미 항공우주국은 우주 풍화 현상과 밀접한 관계가 있을 것으로 추정되는 달 표면의 밝은 부분과 어두운 부분의 비밀을 풀기 위해 라이너 감마를 착륙 지역으로 선정했다. 선 교수는 “달 표면의 색 차이는 우주 풍화가 지역마다 다르게 이뤄졌기 때문이라고 추정된다. 하지만 이를 뒷받침할 이론과 관측자료가 부족하다. 달 우주 환경 모니터가 관측할 예정인 라이너 감마 지역은 달 표면의 밝은 부분으로, 우주 풍화를 관찰하기 용이하다”고 설명했다. 선 교수 연구팀은 미 항공우주국 달 탐사선 발사 이후, 고에너지가 우주 풍화작용에 어떻게 영향을 끼치는지 연구한다.

달 우주 환경 모니터는 두 개의 고에너지 입자 관측기(Solid State Telescope)를 부착한다. 부착된 관측기는 각각 달 하늘과 달 표면 양방향을 동시에 바라본다. 이를 통해 달 우주 환경 모니터는 우주공간에서 달로 입사하는 고에너지 입자와 달 표면에서 반사되는 고에너지 입자 모두 검출할 수 있다. 무인 탐사선이 지구 궤도를 벗어난 시점부터 ‘근 지구 공간의 우주 환경’ ‘달 궤도 및 착륙 지점’ ‘달 표면’을 관측한다.


“초소형 인공위성 개발 등 사업과 과제로 쌓은 노하우가 강점”
우주과학과는 지난 2008년 ‘세계 수준의 연구중심대학(World Class University, WCU) 육성사업’에 선정돼 달 탐사와 관련된 대형과제를 수행했다. 이후 ‘BK21 사업’에 선정됐고 유럽항공우주국(ESA)과 연구협약을 체결하는 등 학과 내 여러 연구진이 달과 관련된 연구 활동을 진행하며 착실히 역량을 쌓았다. 그에 따른 성과도 잇따랐다. 2012년과 2013년에 초소형 인공위성을 발사했고, 2018년에는 천리안 2A호에 탑재된 우주 기상 탑재체를 개발했다.

달 우주 환경 모니터 개발에 참여한 우주과학과 채규성 교수는 “교육기관이 초소형 위성을 개발하며 위성 개발과 제작에 필요한 모든 과정을 경험했다는 점이 가장 큰 강점”이라고 설명했다. 그는 “개발 과정에서 다양한 시행착오를 경험하며 노하우를 축적했다. 이를 바탕으로 학생 교육과 다양한 탑재체 개발에 활용됐다. 달 우주 환경 모니터 역시 노하우를 바탕으로 개발해 나갈 것”이라고 말했다.


“학문적 흥미가 오랜 연구의 비법·한국형 달 탐사선 개발에 보탬 될 것”
국내외의 우주 산업에 관한 관심이 높아지며 우주 연구를 꿈꾸는 후속 세대도 자라나고 있다. 설우형(우주탐사학과 박사과정) 학생은 “우주과학 분야의 패러다임이 변화하며 민간이 우주에 진출하는 시대가 도래했다. 앞으로 우주탐사 기회가 폭발적으로 상승할 것이다. 후속 세대는 태양계 내 다른 행성에 진출하는 경험을 할 것”이라며 산업의 밝은 전망을 예측했다.

선 교수는 주어진 기회와 가능성을 잡기 위해선 학문적 흥미를 잃지 말아야 한다고 강조했다. 그는 “우주탐사는 의미 있는 결과를 도출하기까지 오랜 시간이 소요된다. 긴 시간, 열정을 잃지 않고 도전하려면 재미를 느껴야 한다”고 말했다. 이찬행(우주탐사학과 석박사통합과정) 학생은 “우주과학을 공부하기 위해선 다양한 학문의 지식이 필요하다. 가령 탑재체를 개발할 때 전자 부품이 작동하는 원리와 상호 작용을 이해해야 한다. 이런 어려움에도 재밌어서 끝까지 연구할 수 있다”며 흥미의 중요성을 강조했다.

선 교수 연구팀은 달 우주 환경 모니터의 개념설계 및 공학 모델 제작까지 마쳤고 향후 우주 환경과 비슷한 공간에서 실험을 거쳐 실제 달 착륙선에 탑재할 탑재체를 개발할 계획이다. 선 교수는 “아르테미스 사업 외에도 앞으로 펼쳐질 국내외 우주탐사 프로젝트에 기여하고 싶다. 꾸준히 역량을 길러 국가 및 민간 수요에 맞춰 우주과학 연구에 이바지할 것”이라며 향후 목표를 밝혔다.



https://www.khu.ac.kr/kor/focus/detail.do?seq=2156106