[과학을읽다]"이것이 미래 핵추진 우주선의 심장이다"

영국 롤스로이스사, 초소형 원자로 개념도 공개

[아시아경제 김봉수 기자] "이것이 미래 우주 개척을 이끌 핵 추진 우주선의 심장이다."

최근 미국 등 주요 우주 개발 국가들이 화성 등 심우주 탐사를 위해 핵 추진 엔진을 개발 중인 가운데, 세계적 엔진 개발 회사인 롤스로이스사가 우주선 엔진용 초소형 원자로의 개념도를 공개해 관심을 끌고 있다.

이 회사는 지난달 27일 자체 트위터 계정에 이같은 내용의 글과 사진을 올렸다. 그러면서 "(소형 원자로는)본질적으로 안전하고 매우 견고한 연료 시스템을 사용하도록 설계됐다"면서 "개별 우라늄 입자들은 제어 시스템 역할을 하는 다중의 보호층으로 싸여 있어 극한 조건을 견딜 수 있다"고 설명했다. 롤스로이스사는 2021년부터 영국 우주청(UKSA)과 협약을 맺고 우주선 엔진용 초소형 원자로를 개발 중이다.

영국 롤스로이스사가 개발 중인 우주선용 초소형 원자로. 사진출처=롤스로이스사 트위터 계정.

핵물질을 이용해 전기를 생산해 우주에서 활용하는 방식은 크게 핵전지와 초소형 원자로 등 두 가지로 나뉜다. 핵전지는 핵붕괴 과정에서 나오는 열을 모터ㆍ열전 소자 등을 이용해 전기로 바꾼다. 베타선을 반도체 충돌시켜 전기를 생산하는 방식도 있다. 이미 미 항공우주국(NASA)이 심우주 탐사용으로 여러 번 실증한 바 있다. 태양계 밖 탐사선인 보이저1ㆍ2호, 화성 탐사 로버 퍼서비어런스ㆍ큐리아서티가 각각 핵전지를 사용했다. 하지만 초소형 원자로는 아직까지 실제 사용된 적 없다. 영국 우주청(UKSA)과 롤스로이스사가 2021년부터 개발 중이며, NASA도 지난달 24일 미 국방부 산하 국방고등연구계획국(DARPA)와 함께 오는 2027년까지 핵추진엔진용 소형 원자로를 개발하겠다고 발표한 바 있다.

우리나라도 지난해 6월 누리호 2차 발사때 한국원자력연구원이 개발한 플루토늄 238(반감기 88년) 소재 방사성동위원소전지(RTG)를 실어 성능검증위성의 전력 공급용으로 사용, 우주 실증에 성공했다. 120mW급 초저전력이지만 40년간 인공위성 계측 센서에 사용할 수 있는 양이다. 원자력연은 앞으로 6W급 이상으로 규모를 키울 예정이며, 2031년 달 착륙선 등에 사용할 계획이다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr