이화여대 연구팀 "세계최고 해상도 '고채도 구조색' 구현"/ 인류 또 한 번 달에 선다/ 달 식민지 건설 거미 로봇 VIDEO: We Are Sending Spider Robots to the Moon In 2021

이화여대 연구팀 "세계최고 해상도 '고채도 구조색' 구현"

  이화여대 화학·나노과학전공 김동하·현가담 교수 공동연구팀은 고채도 구조색(structural color)'을 구현해 세계 최고 해상도 기록을 세웠다고 24일 밝혔다.

구조색은 기하학적 미세구조에 따른 빛의 '간섭' 현상으로 나타나는 색을 뜻한다. 이는 일반적인 안료나 염료가 빛을 일단 '흡수'해서 들뜬 상태가 되었다가 안정된 상태로 다시 떨어지면서 특정 파장의 빛을 방출해 색을 띠는 현상과는 구분된다.

수컷 공작새의 화려하고 찬란한 깃털빛깔이 자연에서 발견되는 구조색의 유명한 예이며, 나비 날개나 딱정벌레의 껍질이 내는 오묘한 색도 그런 예다.

구조색은 화학적 물성이 아니라 기하학적 구조 배치에 따른 광학적 성질을 바탕으로 색을 내는 것이어서, 화학적으로 유해한 안료와 염료의 대안으로 주목받고 있다.

가시광선 영역에서 구조색을 내려면 그 구조체가 수백 나노미터 수준인 가시광선 파장과 비견할만한 크기의 주기적 구조를 가져야 한다.

이러한 구조색의 화소를 구현하기 위해서 금속이 포함된 나노구조를 사용하는 경우가 많지만, 이럴 경우 빛을 흡수하는 효과를 내는 경우가 흔해 색의 채도가 저하되는 한계가 있다.

연구팀은 금속 나노구조가 빛을 흡수하는 것이 아니라 산란을 억제하도록 하는 새로운 메커니즘을 기반으로 구조색 화소의 소형화를 실현했다.

연구 결과 해당 화소는 색상이 높은 채도를 유지하는 동시에 해상도도 높았다.

연구팀은 이번 연구가 향후 일반 카메라보다 해상도가 수백 배 높은 초고해상도가 요구되는 '스냅샷 초분광이미징' 카메라 등에 활용될 수 있다고 설명했다. 스냅샷 초분광이미징은 한 번의 촬영으로 사물의 화학적 조성까지 분석할 수 있을 정도로 해상도가 높은 이미지를 얻는 기술이다.

이번 연구 성과는 이달 21일 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications)에 게재됐다.

/연합뉴스

인류 또 한 번 달에 선다

    미국의 민간우주기업 블루오리진의 창업자 제프 베이조스 아마존 최고경영자(CEO)가 인류의 달 이주를 현실화할 드림팀을 깜짝 공개했다. 베이조스 CEO는 22일(현지 시간) 미국 워싱턴 월터E컨벤션센터에서 열린 ‘2019 국제우주대회(IAC)’에서 “발사체 기술과 장거리 항행 기술을 보유한 록히드마틴과 노스럽 그러먼, 찰스 스타크 드레이퍼연구소와 ‘내셔널팀’을 결성하고 함께 2024년으로 예정된 달 탐사에 나서기로 했다”고 밝혔다. 블루오리진은 이 기업들과 함께 달 표면에 보급품을 보낼 수송수단을 개발할 계획이다. 

미국 워싱턴에서 개최된 제70회 국제우주대회(IAC)에서 각국 우주기관과 민간우주기업이 달에 보낼 로봇이나 우주선 개발 청사진을 내놓고 있다. 사진 출처 픽사베이

올해로 70회를 맞은 IAC는 세계 각국의 우주개발 사업과 민간 우주개발, 국제협력, 과학연구 등을 공유하는 최대 규모의 국제 행사다. 미국의 유인 탐사선 아폴로 11호의 달 착륙 50주년을 맞아 열린 이번 대회에서는 인류의 달 탐사 의지를 재확인하고 계획을 현실화할 비전이 제시됐다. 인류는 1972년 12월 아폴로 17호를 마지막으로 달을 밟지 않고 있다.

세계 각국 우주기관과 기업들은 이번 대회에서 첫 여성 우주인의 달 착륙, 개별 국가만이 아닌 국제협력에 기반한 달 탐사, 구체적인 과학연구, 태양계 행성 탐사 등 향후 10년 우주개발의 이정표를 제시했다. 21일 개막 연설에 나선 마이크 펜스 미국 부통령은 “2024년으로 예정된 미국의 달 탐사 ‘아르테미스’ 미션을 통해 인류 역사상 여성 우주인이 처음으로 달을 밟게 될 것”이라고 강조했다. 미국항공우주국(NASA)은 다른 나라 우주비행사의 참여를 적극 고려하고 있다는 계획도 내놨다. 짐 브라이든스틴 NASA 국장은 “아르테미스 미션에는 미국인뿐만 아니라 국제협력을 통해 다른 나라 우주비행사도 참여할 수 있는 가능성이 열려 있다”고 밝혔다.

 

정부의 주도적 역할 아래 우주개발을 해왔던 거대 항공우주기업을 이제는 도전적인 신생 기업이 이끌고 있는 것도 주목할 만하다. 블루오리진이 록히드마틴과 노스럽 그러먼 등 전통적인 항공우주기업들과 협업을 주도하고 있는 것이다. 블루오리진은 달에 보급품을 보내는 핵심 수송수단인 착륙선 ‘블루문’의 엔진 테스트에 돌입한 상태다. 블루오리진은 앞으로 달에서 지구의 흔적을 찾는 연구와 태양계 행성 지질 탐사, 달의 자원과 환경을 활용한 정주 가능성 연구에 나설 계획이다. 브렌트 셔우드 블루오리진 부사장은 “수백만 명이 우주에서 살도록 하는 게 회사의 목표”라며 “기업 규모나 지역에 관계없이 이 같은 비전을 위한 우주산업 생태계는 열려 있다”고 말했다.

전기차 회사 테슬라의 창업자인 일론 머스크가 이끄는 스페이스X는 2022년 달 개발을 위한 자원을 화물로 달에 보낸 뒤 2024년 달 착륙에 나설 계획을 공개했다. NASA 아르테미스 미션과는 또 다른 민간 달 탐사의 구체적인 실행 계획이다. 유럽의 전통적인 우주발사체 기업 아리안스페이스도 달 탐사를 현실화할 비전을 내놨다. 요한 디트리히 뵈르너 유럽우주국(ESA) 국장은 “미국 화성 탐사의 전초기지 역할을 할 달 궤도 우주정거장 ‘루나게이트웨이’를 가능케 하기 위한 발사체 발사를 2023년 추진하겠다”고 밝혔다. 우주 관련 스타트업들도 달 탐사를 위한 새로운 계획들을 속속 공개했다.

중남미 국가들도 신생 우주 스타트업과 손잡고 달로 향한 꿈을 키우고 있다. ‘에콰도르 시민우주청’은 ‘국제우주연맹(IAF) 라틴아메리카 지역그룹’과 영국의 스타트업 스페이스비트와 손잡고 남미 국가 가운데 처음으로 달 탐사에 나선다. 스페이스비트는 이번 행사에서 영국의 첫 달 탐사 로버를 발표했다. 파블로 타나슈크 스페이스비트 CEO는 “우주 탐사 프로젝트에 참여하는 주체들의 다양성을 높이고 지속 가능한 달 탐사를 위한 국제협력체계의 중요성을 일깨운다는 점에서 이번 협력은 의미가 있다”고 말했다.

일본의 스타트업 아이스페이스도 2021년 달 탐사를 위한 소형 로버를 보낸 뒤 2023년 달 정주 가능성을 확인하기 위한 표면 탐사와 데이터 수집에 나선다. 하카마다 다케시 아이스페이스 CEO는 “광물자원 연구, 에너지, 통신 등 달 탐사를 위한 플랫폼을 개발하는 게 목표”라며 “NASA, 찰스 스타크 드레이퍼연구소 등과 협력체계를 갖췄다”고 밝혔다.

21일 미국에서 개막한 2019 국제우주대회장에 달 표면에 화물을 운송하는 블루문 프로젝트에 사용될 착륙선 모형이 전시돼 있다. 워싱턴=박근태 기자 kunta@donga.com

2025년까지 확정된 세계 각국의 달 탐사 계획은 달에 사람을 보내는 4개의 유인우주 계획을 포함해 모두 21개에 이른다. 이 가운데 민간이 주도하는 탐사 계획은 9개다. 1960, 1970년대 달 탐사를 미국과 옛 소련이 주도했던 것과는 달리 다시 달로 돌아가는 인류의 계획은 민간 기업이 큰 축을 차지하고 있다. 이와 별도로 아직까지 투자나 구체적인 실행 계획이 확정되지 않았지만 제안된 계획도 16건에 이른다. 

한국은 당초 내년 말로 예정된 달 궤도선 발사 계획이 2022년 7월로 변경됐다. 궤도선에 실리는 각종 실험 장치의 무게를 줄이지 못하면서 연기된 것이다. 달 궤도선이 운영되는 방식도 달 100km 상공을 원으로 도는 방식에서 100∼300km 타원 궤도를 도는 방식으로 변경됐다. 최원호 과학기술정보통신부 거대공공연구정책관은 “한국의 달 궤도선은 미국의 달 탐사 계획에 활용될 중요한 정보를 수집하는 역할을 맡고 있다”며 “수정된 달 탐사선 운영 계획과 궤도에 대해 미국 측과 조율하고 있다”고 말했다. 

김민수 기자 reborn@donga.com 동아사이언스

달 식민지 건설 위해 거미 로봇 보낸다

英 우주업체 2021년 발사

네발로 달 구석구석 탐사

   

     앞으로 2년 내에 2파운드(0.9㎏) 무게의 네발 달린 거미 로봇이 달을 휘젓고 다닐 것으로 보인다.

22일(현지시간) 영국에 본사를 둔 민간 우주회사 스페이스비트(Spacebit)는 "2021년께 네발 달린 작은 거미 로봇을 달에 보내기로 했다"며 "첫 번째 거미 로봇이 탐사 임무에 성공하면 더 많은 거미 로봇을 달 표면으로 보낼 계획"이라고 밝혔다. 거미 로봇은 미국 민간 로봇업체 아스트로보틱의 무인 로봇 착륙선을 타고 2021년 달로 떠난다. 무사히 달 표면에 착지하면 고화질 HD 비디오 카메라로 주변 지형을 세세히 녹화하고 레이저 눈으로 주변 지형을 실시간으로 매핑한 데이터를 지구로 보내게 된다.

Spacebit spider lunar bot(Image credit: Spacebit)

(스페이스비트가 2021년께 달 표면으로 보낼 네발 달린 거미 로봇. [사진 제공 = 스페이스비트])

We Are Sending Spider Robots to the Moon In 2021 By Jesus Diaz 3 days ago Robotics  Robotic critters can help build Moon bases A private British space company is planning to send a 2-pound spider robot to the moon, the first crawling rover to walk in our satellite. And if it’s successful, more will follow so they can help us establish permanent colonies and scare the hell out of lunar kids. UK-based Spacebit will launch on board the Peregrine, a lander made by a U.S. company called Astrobotic. The Peregrine will get to Moon thanks to a United Launch Alliance Vulcan rocket that will launch from Cape Canaveral some time in 2021. Once on the surface of the Moon, the creepy craw View full text https://www.tomsguide.com/news/we-are-sending-spider-robots-to-the-moon-in-2021

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거미 로봇은 행성 탐사를 위해 그동안 우주로 날려 보냈던 기존 로봇에 비해 탐사 능력이 탁월하다. 장애물 회피가 어려운 바퀴 달린 로봇과는 달리 워킹 로버(walking rover·울퉁불퉁한 장애물을 지나갈 수 있는 네발 다리)로 움직이기 때문이다. 게다가 몸집이 작아 태양전지판과 내장 배터리 소모도 적어 더 오래 활용할 수 있다.

다만 일각에서는 4~6개 바퀴를 지닌 로봇에 비해 무게중심이 높아 한 번 넘어지면 쉽게 일어서지 못할 수 있다는 우려를 내놓고 있다.

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 이에 대해 스페이스비트 측은 "달의 낮은 중력과 로봇의 우수한 보행력을 감안할 때 대다수 장애물을 간편히 뛰어넘을 수 있을 것"이라고 자신했다. 이 로봇이 달 탐사 임무를 마치면 향후 더 많은 거미 로봇을 추가로 달 표면에 보낼 예정이다. 로봇마다 군집 지능이 탑재돼 있어 그룹별로 더 넓은 지역을 효과적으로 탐색하게 된다. 거미 로봇이 전송한 데이터를 기반으로 달에 있는 화산 지역 용암튜브(lava tubes·지형이 붕괴되면서 형성된 구덩이) 등을 파악해 훗날 인류 식민지 건설을 위한 건축물을 설계한다는 게 스페이스비트의 장기적인 목표다.

[김시균 기자] 매일경제

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