(Swinburne and CSIRO researchers successfully made iron under Mars-like conditions, opening the door to off-world metal production. Credit: Swinburne University of Technology)
달과 화성은 인류가 첫 번째로 개척할 우주 식민지의 후보지로 자주 거론됩니다. 하지만 화성은 말할 것도 없고 사실 달에 기지 건설을 위한 물자를 보내는 것은 만만치 않은 과제입니다. 1톤도 되지 않는 나사의 퍼서비어런스 로버도 발사 비용은 2억 4300만 달러에 달했습니다.
그런만큼 화성 기지에 필요한 모든 물자를 지구에서 수송하는 것은 이론적으로는 가능할지 몰라도 실현 가능성은 희박한 이야기입니다. 따라서 가능한 현지에서 물자를 공급하는 in-situ resource utilization (ISRU) 기술의 중요성이 강조되고 있습니다.
호주 연방 과학원 및 스윔번 대학의 데디 나바반 박사 (CSIRO Postdoctoral Fellow and Swinburne alum Dr. Deddy Nababan)와 동료들은 화성의 고운 모래 같은 토양인 레골리스 (regolith)에서 철 같은 금속을 추출하는 기술을 연구했습니다.
화성과 달의 표면은 암석이 부서져서 만들어진 레골리스로 덮혀 있습니다. 레골리스는 수분과 미생물, 유기물이 섞인 지구의 토양과는 달라서 작지만 날카롭고 정전기로 쉽게 달라붙기 때문에 인체와 기기에 악영향을 줄 수 있어 앞으로 유인 화성 탐사에서 주의해야 할 물질이기도 합니다.
하지만 연구팀은 화성의 레골리스가 많은 양의 산화철을 지니고 있다는 사실에 주목했습니다. 사실 화성이 붉은 색으로 보이는 이유도 산화철 덕분입니다. 따라서 여기서 철을 얻어낼 수 있습니다. 문제는 화성 표면에 제철소를 건설할 순 없는 만큼 단순하고 작은 시스템으로 철을 만들 수 있어야 한다는 것입니다.
연구팀은 모의 화성 레골리스를 이용해 화성 표면 기압과 비슷한 압력에서 온도를 높여 레골리스의 반응을 조사했습니다. 그 결과 1000도 부터 철 금속이 얻어지기 시작하고 섭씨 1400도에선 액체 실리콘 - 철이 만들어진다는 사실을 발견했습니다. 이후에는 순수한 철을 분리해낼 수 있습니다.
물론 철을 분리한다고 해서 모든 것이 끝나는 것은 아닙니다. 우리가 아는 철 제품이 되기 위해서는 사실 복잡한 제조 과정을 거쳐야 합니다. 하지만 이론적으로 보면 철 자체를 얻어내는 일은 어렵지 않을 것으로 보입니다. 문제는 화성 표면에서 납득할만한 자원을 투자해서 철 제품을 만들 수 있어야 한다는 것인데, 과연 가능할지 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-08-metals-martian-dirt.html
Deddy C. Nababan et al, Iron (alloy) extraction on Mars through carbothermic reduction of regolith: a thermodynamic assessment and experimental study, Acta Astronautica (2025). DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.05.005
Deddy C. Nababan et al, Metals extraction on Mars through carbothermic reduction: Mars regolith simulant (MGS-1) characterization and preliminary reduction experiments, Acta Astronautica (2025). DOI: 10.1016/j.actaastro.2025.04.050
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