▲ 감마선분광기 KGRS(KPLO Gamma-Ray Spectrometer) 모델

한국지질자원연구원(원장 이평구, 이하 KIGAM)이 다누리호에 실린 감마선분광기(KPLO Gamma-Ray Spectrometer, 이하 KGRS)를 활용해 달 극지의 물 분포 지도를 만들어 달 자원 탐사가 본격화될 전망이다.

한국지질자원연구원 우주자원개발센터 김경자 박사 연구팀은 지난 2년 동안 KGRS로 수집한 자료를 분석해 달 극지의 물 분포 지도를 만드는데 성공했다고 30일 밝혔다.

연구팀은 달의 북극이 남극 보다 더 넒은 지역에 물이 분포하고 있으며, 함량도 높을 것으로 분석해 루나 프로스펙터 미션과 유사한 연구결과를 발표했다. 향후에는 루나 프로스펙터가 달 북극과 남극 지역의 얼음 함량을 각각 4.6%와 3%로 추정하고, 북극에 약 330백만 톤의 물이 존재할 것으로 분석한 결과를 추가 전산모사(simulation)를 통해 검증할 예정이다.

KGRS 연구 결과는 중성자 수 감소를 통해 달 극지방 표면에 물이 존재함을 보여주는 방식으로, 이전 루나 프로스펙터 미션의 결과를 재검증하는 중요한 발견으로 평가되고 있다.

특히 이번에 제작된 달 극지의 물 분포 지도는 달 북극의 대표적인 영구 음영 지역이자 얼음이 존재할 가능성이 높은 충돌분지인 로즈데스트벤스키 지역에서 중성자 감소 현상이 뚜렷하게 나타나, 해당 지역에 상대적으로 많은 양의 물이 존재함을 입증했다. 이러한 발견은 달의 물 분포와 지질학적 기원의 이해는 물론, 향후 인류의 달 자원개발 및 기지 건설에 중요한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

또한 연구팀은 KGRS 차폐분광기의 붕소(Boron)와 중성자의 반응으로 생성된 487킬로전자볼트(keV)의 감마선 피크(peak)를 분석해 중성자 지도를 제작하고, 이를 통해 달의 원소 분포와 물 존재를 추적함으로써 향후 달 극지 자원 산정에 중요한 정보를 확보했다.

KGRS의 중성자 지도는 열중성자와 열외중성자 영역에서 주로 반응이 일어나는데, 극지역 표토층에서 물의 함량과 중성자 수의 관계를 전산모사 한 결과, 달 표면에 물 함량이 많을수록 중성자 수가 감소하는 현상을 확인했다. 

KGRS의 달 표면 원소지도는 기존 루나 프로스펙터의 중성자 지도와 일치해 신뢰성이 높으며, NASA Moon Trek 사이트에 공개돼 국제 달 자원조사 컨소시엄의 달 자원 산정을 위한 국제활동 수행에 활용될 예정이다.

김경자 센터장은 “이번 연구 결과는 KIGAM의 독창적인 달 자원탐사 기술력을 증명해, 향후 달을 포함한 우주 자원 개발과 탐사에 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다”며, “지속적인 달 자원 탐사 연구를 통해 대한민국의 우주 자원 기술을 고도화하고 글로벌 우주 탐사 경쟁력을 강화하는 데 앞장서겠다”고 말했다.