우주
박테리아를 활용하면 화성 서식지 건설이 더 효율적일 수 있다
Securities.io를 Google의 선호 소스에 추가
달은 1960년대 우주 경쟁의 목표였으며, 오늘날 다시 미국과 중국 사이의 새로운 우주 경쟁의 관심을 받고 있다. 그러나 달 기지를 몇 개 건설하든, 혹은 지구 위성에 완전한 산업 인프라를 구축하든, 그것은 여전히 방사능에 노출되고, 인간 생활에 적합하지 않은 무공기 환경으로 남을 것이다.
반면, 훨씬 더 먼 거리와 어려운 조건에도 불구하고, 화성은 태양계에서 식민화 시도가 성공할 가능성이 가장 높은 행성이다. 이는 이미 대기가 존재하고, 최근에 지하에 물이 풍부함이 밝혀졌으며, 대규모 CO2 매장량을 이용해 대기를 더 밀도 있게 만들 수 있기 때문이다.
한편, 붉은 행성은 과거에 생명을 품었음이거나, 오늘날 지하에 존재하는 박테리아 생명을 가지고 있을 수도 있다. 그리고 지구에서 가장 강인한 종인 이끼와 지의류도 그곳에서 살아남을 수 있다.
그리고 이것이 바로 문제의 핵심이다. 화성은 적대적이지만, 약간의 변화를 통해 생명체가 살아갈 수 있는 환경을 만들 수 있는 자원과 조건을 가지고 있다. 이 과정은 “테라포메이션”이라고 불린다. 예를 들어, 화성 먼지의 철 나노로드를 이용해 온도를 충분히 올려 미생물이 번성할 수 있게 할 수 있다.
하지만 궤도 거대 프로젝트(궤도 거울, 인공 자기 보호막)나 수백만 톤의 자원을 채굴하는 테라포메이션 제안은 그러한 거대 프로젝트를 유지할 수 있는 대규모 현지 인구가 필요하며, 그 인구는 이미 이 혹독한 환경에서 살아남기 위해 고군분투하게 된다.
이 때문에 다른 연구자들은 테라포메이션이 본격적인 역할을 하기 전에 초기 정착자들에게 필요한 물자를 제공할 수 있는 자체 복제 “기계”, 즉 미생물에 주목하고 있다.
비영리 연구 기관 Pioneer Labs는 만들었습니다 “화성을 위한 최초의 미생물” 이를 통해 인간이 행성에 첫 발을 디디기 전에 최초의 화성 식민지에 충분한 거주 가능한 공간을 제공할 수 있습니다.
“우리는 지구에서 가장 뛰어난 미생물을 찾아 진화 과정을 통해 화성 자원으로부터 모든 영양소를 직접 얻도록 교육했습니다. 첫 번째 우주비행사들은 이미 물, 산소, 그리고 귀환을 위한 로켓 연료가 충전된 안전한 거주지에서 맞이하게 될 것입니다.”
Erika Alden DeBenedictis – Pioneer Labs CEO
Pioneer Labs는 “마스 시드: 화성 자원을 활용한 서식지 바이오제조를 위한 레퍼런스 아키텍처“라는 과학 논문에 그 연구를 발표했다. 이 아이디어는 화성 자원을 생물학적으로 폴리히드록시부티레이트(PHB) 바이오플라스틱으로 전환하는 것이며, 스타쉽 크기의 로켓 한 대만 착륙하면 초기 화성 기지에 필요한 물자를 제공할 수 있다.
화성 기지에 필요한 물자량
SpaceX (SPCX ) 와 같은 대형 발사 시스템 Starship은 향후 달 및 화성 임무에 사용할 수 있는 화물량을 크게 늘릴 수 있다. 그러나 대형 화물을 화성 표면에 전달하려면 우주 내 연료 보급, 신뢰할 수 있는 행성간 운송, 그리고 중장비의 안전한 착륙 등 여러 역량이 필요하다.
인류의 화성 임무는 또한 아폴로와는 다른 물류 접근 방식을 필요로 할 것이다. 여행은 수개월이 걸리며, 표면 인프라는 체류 기간 내내 승무원을 지원해야 한다. 물, 산소, 건축 자재, 그리고 잠재적으로 귀환 추진제를 현지에서 생산하면 지구에서 운반해야 하는 양을 줄일 수 있다.
한 가지 옵션은 화성에 우주비행사들이 필요로 하는 모든 것을 가져가는 것이다: 거주지, 에너지 생산, 식량 등. 이 경우, 최대한 물과 산소는 현지에서 생산될 수 있으며, 이를 “현지 자원 활용”(ISRU)이라고 부른다.
기존 임무 아키텍처는 이미 사전 화물 전달 및 현지 자원 생산을 포함하고 있다. Mars Seed 논문은 2026년 국립학술원 과학 전략을 논의하며, 여기에는 초기 단기 표면 방문, 화물 임무, 그리고 이후 장기 체류 승무원 임무를 결합한 30-Cargo-300 캠페인이 포함된다. 이러한 접근 방식은 인프라가 장기간 인간 존재를 지원하기 전에 여러 발사 창을 가로질러 운영될 필요가 있음을 보여준다.
이러한 방법은 선박·화물 집약적일 뿐만 아니라 확장성이 낮아, 이후 임무나 더 큰 인간 존재가 필요할 경우 프리패브 서식지와 기타 자재를 운반할 화물선이 점점 더 많이 필요하게 된다.
화성에서의 바이오생산
기계보다 미생물
복잡한 기계 대신, Pioneer Labs는 “Mars Seed”에 대해 연구해 왔다. 이름이 나타내듯, 최초의 선박 하나가 생물학적 “씨앗”을 전달하여 향후 화성 임무에 지속적인 공급을 만들 수 있다는 아이디어다. 이상적으로 이러한 솔루션은 지구에서 공급되는 영양소가 전혀 필요 없으며, 바이오제품 정제에도 수지와 같은 소모품이 필요하지 않다. 이는 과거에 제안된 대부분의 바이오생산 방식과는 대조적이다.
“전체 시스템을 배치하는 것이 제품 자체를 운송하는 것보다 선호되는 시점을 계산할 수 있는 프레임워크를 구축하고, 화성 자원에서 정제된 제품에 이르는 모든 단계를 고려하는 종단 간 참조 아키텍처가 필요합니다.”
Pioneer Labs는 화성에 20톤의 화물을 보내어 870 m²의 거주 가능 공간을 생산할 수 있는 바로 그 개념을 만들었다고 주장합니다.
이러한 서식지는 수년·수십 년 동안 지속될 수 있으며, 추가적인 바이오플라스틱 공급만으로도 쉽게 수리·유지보수가 가능합니다. 그리고 더 중요한 것은 최소한의 새로운 장비만으로도 수년·수십 년 동안 계속 운영될 수 있다는 점입니다.
“생산은 이후 보급 없이도 지속될 수 있으며, 장비 수명에만 제한됩니다. Mars Seed 바이오공장은 확장 가능한 서식지 건설 프로세스를 확립하여, 이후 발사에서 과학 탑재물 및 기타 소모품의 우선순위를 정할 수 있게 합니다.”
따라서 전체적으로 이 설계는 초기 화성 착륙을 위한 충분한 공간을 제공할 뿐만 아니라, 구축된 인프라를 수년간 재사용할 수 있으며, 이후 확장을 위한 추가 재료도 계속 생산합니다.
출처: Pioneer Labs
두 단계 인프라
Mars Seed의 첫 번째 단계는 현장 자원 활용(ISRU)과 완전히 다른 점은 없으며, 화성 중위도 지역에 20 톤(미터톤)의 장비가 착륙해 얕은 얼음 매장지 근처에 배치됩니다.
“비생물학적 부분은 화물을 내리고 40 kWe 핵분열 반응기를 설치하는 로봇 시스템을 포함하며, 이 반응기는 나머지 시설을 조립하는 전력을 제공합니다. 몇몇 다른 시설도 함께 설치됩니다:
- A Rodriguez /Rodwell well이 파묻혀 지속적인 물 공급원을 확보합니다.
- 핵반응기로 전력을 공급받는 전기분해 시스템이 대기 중 CO₂를 산소와 아세테이트로 전환합니다.
- 화성의 레골리스(표면 암석)를 로봇으로 채굴하고 침출하여 질소, 인, 황 및 미량 원소와 같은 영양소를 추출합니다. 이는 하루에 800 kg의 레골리스를 필요로 합니다.
출처: Pioneer Labs
이 단계는 전체 작업을 설정하는 데 약 90일이 소요됩니다.
그런 다음, 1,000 리터 용량의 가열·고압 바이오리액터 네 개에 영양소, 아세테이트 및 물을 공급하고, 엔지니어링된 미생물을 접종합니다.
출처: Pioneer Labs
미생물은 바이오플라스틱 고분자를 생성하며, 이는 남은 액체 배지와 분리됩니다.
박테리아 배양액은 박테리아 바이오매스로 분리되고, 이는 레골리스와 혼합되어 두꺼운 껍질을 형성한 뒤 방사선 및 열 차폐를 위해 2 미터 두께의 레골리스로 매장됩니다.
추출·정제된 플라스틱은 3D 프린팅되어 압력 유지 라이너를 만들고, 미래 인간 서식지를 외부로부터 밀폐합니다.
출처: Pioneer Labs
영양소 침출과 함께, 하루 3,200 kg을 처리하려면 하루 4 톤의 레골리스를 이동할 로봇 용량이 필요하며, 이는 이미 구상된 Astrolab FLEX 또는 NASA의 RASSOR와 같은 로버의 용량 내에 있습니다.
빠르고 효율적인
첫 번째 서식지는 단 210일 만에 건설될 수 있습니다. 약 50 지구개월(1,500 솔) 운영 후, 이 과정은 870 m²의 거주 가능 면적을 생산합니다.
일반적으로 NASA는 한 서식지를 2인당 약 35 m²로 계산하며, 870 m² 면적은 20~24명의 비교적 큰 승무원을 수용하기에 충분합니다.
또한 에너지 활용 측면에서도 효율적인데, 40 kWe 핵반응기가 130 kW의 폐열을 발생시키며, 이 열은 바이오리액터를 가열하고 빙하를 녹여 우물을 흐르게 하는 데 사용됩니다.
마찬가지로 박테리아에 공급되는 아세테이트 생산 과정에서 남는 산소가 발생하며, 이는 우주비행사의 도착을 대비해 저장될 수 있습니다. 이는 기존 MOXIE 설계(화성 산소 현장 자원 활용 실험)보다 우수한데, 기존 설계는 발생한 CO를 폐기물로 처리하지만 여기서는 아세테이트와 산소 생산에 활용합니다.
전체적으로 전기분해가 가장 에너지 집약적인 단계이며, 다른 모든 작업은 전체 에너지 요구량의 1/3에 불과합니다.
출처: Pioneer Labs
플라스틱 정제는 초임계 CO₂를 이용해 수행할 수 있으며, 이는 화성 대기의 대부분을 차지하는 분자입니다.
마지막으로 레골리스로부터 영양소를 침출하는 과정도 매우 간단하며, 혼합물을 저어주는 것만으로도 화성 중력 하에서 0.5 kW만 소비합니다.
출처: Pioneer Labs
전반적으로 Mars Seed 프로젝트의 각 요소는 기존 기술과 이미 제작된 프로토타입에 기반하고 있어, 새로운 미검증 기술에 따른 위험을 크게 줄입니다.
또한 이 설계는 놀라울 정도로 \”mass-efficient\” 디자인이며, 핵반응기가 더 큰 구성 요소로서, 전기, 난방, 식량 생산 및 연료 생산을 위해 우주비행사에게 에너지를 공급하기 위해 어쨌든 운송되어야 하는 기계 유형이다.
출처: Pioneer Labs
적절한 규모
이 정도의 효율성은 화성 시드가 화성 서식지를 만드는 데 있어 독보적인 위치에 있음을 의미한다.
예를 들어, 대안으로 1,000kg 핵전력 시스템과 레골리트 혼합 및 압출 인프라를 위한 필수 로봇공학을 포함한 총 질량 6,500kg을 보내는 방안을 생각할 수 있다. 남은 질량 최대 20,000kg은 원료 폴리머 발사에 사용할 수 있으며, 이는 800~1,200m²의 거주 가능한 표면을 충분히 확보할 수 있다.
출처: Pioneer Labs
하지만 비교적으로 화성 시드는 1,400(일) 안에 이 결과를 달성할 수 있으며, 그때10년 동안 2,100m²의 거주 가능한 면적을 계속 생산한다. 이는 43,000kg의 압출 인프라와 폴리머 재료를 화성으로 운송하는 것과 동등하다.
지속적인 생산은 예를 들어 수리용 재료나 소규모 확장을 위한 자재를 제공함으로써 더 큰 유연성을 확보하는 데에도 도움이 된다.
또는 시스템의 모듈식 설계를 활용해 “mini-Mars Seed”를 만들 수 있다. 이는 6인 승무원을 위한 210m²의 바닥 공간만을 제공하며, 화성 시드 질량의 40%에 해당한다. 초기 설계의 무게와 전력의 일부만을 사용하게 되므로, 이 자원을 다른 용도로 전환할 수 있다.
출처: Pioneer Labs
실현하기
올바른 박테리아 만들기
Pioneer Labs 팀은 Cupriavidus necator로 시작했으며, 이 박테리아는 폴리하이드록시알카노에이트(PHA)와 같은 바이오플라스틱 폴리머를 건조 세포 질량의 약 90%까지 24~48시간 만에 축적할 수 있다(생물학적 에너지 저장 형태로).
이 미생물의 균주는 특히 화성 환경에 적응하고 아세테이트를 섭취하여 성장하도록 선택되었다. 316 스테인리스강 3mm 외피, 펌프, 계측 장비, 탄소섬유 스키드로 구성된 550kg 규모의 바이오리액터에서 화성 유사 조건으로 성공적으로 배양되었다.
또 중요한 요소는 이 박테리아가 바이오리액터 외부에서는 전혀 생존할 수 없다는 점이다.
“우리는 인간이 공급하고 화성의 바이오리액터 내부에서 성장할 때 엄청난 활용 가치를 지니지만, 외부에서는 전혀 성장할 가능성이 없는 유기체를 선택했다. 우리는 이 미생물이 바이오리액터를 탈출했을 경우 얼마나 죽어버리는지도 측정했다. sPL.001은 화성의 혹독한 환경에 노출되면 빠르게 살균된다”
이는 아직 화성에 비토착 생명체가 존재하는지 확실하지 않기 때문에 중요하다. 따라서 오염 방지는 여전히 NASA의 엄격한 정책이다.
“sPL.001은 인간이 화성 생활의 일환으로 활용할 수 있는 유용한 도구이지만, 스스로 화성을 테라포밍할 가능성은 전혀 없다. 인류가 화성을 테라포밍할 때는 의도적으로 이루어져야 하며, 우연히 발생해서는 안 된다.”
화성 문제 다루기
바이오리액터는 차가운 온도, 낮은 압력, 그리고 방사선으로부터 박테리아를 보호하도록 설계되었으며, 이러한 조건은 저항성이 강한 유기체에게도 화성 표면을 치명적으로 만든다.
하지만 설계는 또 다른 위험인 과염소산염을 해결해야 했다. 이 화합물은 강한 산화성을 가지고 있으며 종종 화성 토양이 “독성”이라고 불리는 이유로 언급된다. 실제로 대부분의 식물은 화성 레골리트에 존재하는 농도에 적응하기 어려울 것이다.
하지만 화성 시드는 레골리트 400그램을 물 1리터와 혼합하려고 한다; 이는 무시할 수 없는 수준의 과염소산염 농도를 만들지만, Pioneer Labs가 사용하는 미생물이 감당할 수 없는 농도(30 mM)는 아니다.
과염소산염과 관련된 또 다른 문제는 정제 후 라이너에 남는 잔량일 수 있다. Pioneer Labs는 이것이 미지의 변수이며, 최종 제품이 인간에게 안전한 수준을 충족하는지 확인하기 위해 추가 연구가 필요할 수 있음을 인정한다.
건축 자재를 넘어
지구에서는 바이오발효가 많은 화학 물질 및 산업 공정 생산의 핵심 요소이다.
첫 번째 개선점은 다른 박테리아 종을 이용한 기타 유용한 플라스틱 생산이 될 수 있다.
“유전공학을 통해 C. necator는 더 긴 사슬 길이의 PHA나 PLA와 같은 PHA 공중합체 등 다양한 바이오플라스틱을 생산할 수 있다. 이는 최종 물질의 물리적 특성을 유연하거나 고무와 같은 폴리머를 포함하도록 확장한다.”
다른 미생물도 재조합 단백질, 이소프로판올, 테르펜, 2,3-부탄디올, 아세토인을 생산하는 데 활용될 수 있다.
또 다른 옵션은 바이오리액터의 원료로 아세테이트 대신 설탕을 사용하는 것일 수 있습니다. 그러나 이는 설탕을 생산하기 위한 별도의 생산 라인을 구축해야 하며, 이는 조류 배양이나 화학 공정을 통해 이루어질 수 있습니다. 마찬가지로, 수소산화 미생물은 수소와 CO₂를 직접 이용해 살아갈 수 있지만, 여기서도 수소(물 전기분해?)에 대한 별도의 공급망을 구축해야 합니다.
후에 바이오리액터에서 현장 생산되는 의약품 및 재조합 단백질은 지구에서의 수입을 피할 수 있지만, 이러한 생산에는 종종 특수 소모품(수지, 막, 용매, 흡착제)이 필요하며, 이는 다시 수입하거나 현지에서 생산해야 합니다.
결론
Pioneer Labs가 제안한 Mars Seed 바이오리액터가 혁신적인 이유는 기술 설계 자체라기보다 기존 기술에 기반하고 있기 때문입니다.
우리는 이제 화성 탐사를 위한 물질을 지속적으로 현지 생산할 수 있는 단계에 도달했으며, 이는 이론적으로 SpaceX가 스타쉽 로켓의 궤도 연료 보급을 신뢰할 수 있게 되는 즉시 실행될 수 있는 프로젝트가 될 수 있습니다. 이는 몇 달, 최대 몇 년 안에 가능할 수도 있습니다.
또한 제안된 설계는 20톤의 화물만 필요하며, 이는 대부분의 현대 재사용 로켓 설계가 화성에 운반할 수 있는 용량보다 훨씬 낮습니다. 따라서 예산에 따라 화성에서의 생존이 더 이상 탐사의 제한 요인이 아닐 수 있습니다. 대신, 6~18개월 동안 안전한 유인 여행을 개발하는 것이 마지막 장애물입니다.
아마도 다음 중요한 단계는 연료, 서식지, 물에 이어 미래 화성 기지와 식민지에 가장 무거운 물품인 신뢰할 수 있는 현장 식량 생산 방법을 개발하는 것이 될 것입니다.
이 네 가지 생산 체계가 모두 구축되면, 아마도 핵 전력과 바이오리액터를 혼합하여, 스타쉽 로켓의 100톤 화물 중 대부분을 승무원, 과학 장비 및 기타 핵심 장비에 할당할 수 있을 것입니다.
이 점에서 볼 때, 여행 시간을 제외하면 화성 탐사는 물과 대기가 부족해 인간 존재에 엄격한 제한을 두는 달에 기지를 건설하는 것보다 역설적으로 더 쉬울 수 있습니다.
우주 탐사에 투자하기
SpaceX
SPCX 가격 차트
최근 몇 년간, SpaceX만큼 우주 탐사에 대한 관심을 다시 불러일으키는 데 기여한 기업이나 기관은 없었습니다.
이는 회사가 오랫동안 불가능하다고 여겨졌던 완전 재사용 로켓을 실현했기 때문입니다. 이로 인해 궤도 도달 비용이 한 차례 감소했으며, 이는 SpaceX 최신 로켓인 스타쉽의 정기 비행 이전에 이루어진 일입니다. 스타쉽은 100톤의 상승 능력을 가진 초중량 로켓이며, 향후 버전에서는 최대 200톤까지 가능할 것으로 예상됩니다.
우주에서 진행 중인 연료 보급 개발과 결합하면, 스타쉽은 기존 달 및 화성 기지에 수백 톤의 화물을 운송하기에 완벽한 로켓이 됩니다.
이 회사는 최근 기대되던 IPO를 수행했습니다, 이는 역사상 가장 큰 규모였으며 당시 평가액은 1.75조 달러였습니다.
민간 고객 및 공공 기관(NASA, 미국 우주군 등)을 위한 우주 발사 외에도, SpaceX는 스타링크 인터넷 위성 시스템을 통해 주요 통신 기업으로 부상하고 있으며, 현재 이 시스템은 지금까지 궤도에 진입한 위성의 절반 이상을 차지하고 있습니다.
출처: ARK Invest
로켓 기술과 통신 외에도, SpaceX는 IPO 이전에 xAI를 인수하면서(소셜 미디어 X.com도 소유) 현재는 선도적인 AI 기업이 되었습니다. 우주와 AI의 연결은 단순한 트렌드가 아니라, SpaceX가 궤도 AI 데이터 센터를 구축해 규제 제약이 적고 24시간 햇빛을 활용하여 지상 AI 데이터 센터보다 저렴한 비용으로 컴퓨팅 서비스를 제공하려는 계획에 기반합니다.
xAI와의 합병은 앞으로 SpaceX와 Tesla의 합병에 대한 소문을 일으켰으며, 이는 일론 머스크의 모든 사업을 하나의 우산 아래 통합하는 것을 의미합니다.
이 모든 요인으로 인해 SpaceX IPO는 2026년 금융 분야에서 가장 많이 주목받고 논의된 사건 중 하나가 되었습니다. 이 글을 쓰는 시점에서 주가의 초기 급등과 그 후 하락은 다소 진정되었으며, 2026년 8월의 저점에서 회복하고 있습니다.
SpaceX 투자자는 회사가 기술적으로 인상적인지(과거 성과를 고려하면 당연히 그렇다)뿐만 아니라, 스타링크와 AI 데이터 센터에서 발생할 미래 매출 성장이 현재 수익 대비 비교적 높은 현재 가치 평가를 정당화하는지 판단해야 합니다.
(SpaceX에 대한 추가 기사를 읽을 수 있습니다 회사의 IPO에 관하여 및 즉각적인 후속 기사)
최신 SpaceX (SPCX) 주식 뉴스 및 개발
