[뉴스스페이스=이승원 기자] 미국 항공우주국(NASA)이 개발한 카보납열 환원 시연(CaRD) 프로젝트는 태양광 집광기를 이용해 모의 달 토양(레골리스)에서 산소를 추출하는 기술로, 2026년 2월 통합 프로토타입 테스트를 성공적으로 마쳤다.

nasa.gov, interestingengineering, universetoday, sierraspace, scholars, apollothirteen, sciencedirect에 따르면, 레골리스는 질량의 약 40~45%가 산소로 구성돼 있으며, 이 산소는 규산염 광물에 결합된 형태로 존재해 고온 가열을 통해 분리된다. 연구진은 특수 집광기로 모은 햇빛을 레골리스에 집중시켜 약 1800도까지 가열, 산소와 일산화탄소를 생산하는 화학 반응을 확인했다.

CaRD 시스템은 Sierra Space의 카보납열 반응기, NASA 글렌 연구소의 태양 집광기, 케네디 우주 센터의 가스 분석 시스템 등을 통합해 운영되며, 진공 챔버에서 달 남극 환경을 모사한 테스트를 통과했다. 실험에서 레골리스 시뮬런트 3.5g 펠릿당 20mg 산소를 추출해 질량 수율 0.6%(총 산소 함량 대비 1.4%)를 달성했으며, 개선된 조건에서 3.38g당 35mg(수율 1.04%, 총 산소 대비 2.47%)으로 효율을 높였다. 이 과정에서 생성된 일산화탄소는 후속 공정으로 순수 산소와 메탄 로켓 연료로 변환 가능해, 호흡용 산소 외 추진제 생산까지 지원한다.

지구에서 달 표면으로 1kg 물질 운송 비용은 약 3만5000달러(약 4800만원)에 달하며, 1인당 일일 산소 소비량 0.84kg 기준 1000명 규모 기지 운영 시 하루 2940만 달러(약 400억원) 비용이 발생한다. 현지 조달 시 발사체 질량이 7.5~11kg 줄어들어 전체 미션 비용을 대폭 절감하며, 액체 산소 1kg 생산 에너지는 24.3kWh(10% 일메나이트 함량 기준)로 추정된다. NASA는 이 기술이 아르테미스 4호(2028년 예정) 이후 2030년대 달 유인기지 운영과 화성 탐사에 적용 가능하다고 평가했다.

CaRD는 기술 준비 수준(TRL-6)을 달성해 달 미션 데모 가능성을 입증했으나, 실제 레골리스 다양성(고지대 vs 화산평원)과 극한 온도 변동(-45~1800℃) 대응이 남은 과제다. 유럽우주국(ESA) 등 국제 연구도 유사 vacuum pyrolysis로 96% 산소 추출(50시간 내)을 보고하며, 글로벌 ISRU(In-Situ Resource Utilization) 경쟁을 가속화하고 있다. 이 기술 실용화 시 달 기지 유지 비용이 급감해 장기 체류 기반이 마련될 전망이다.