합성 지의류가 자가 성장형 화성 베이스를 구축할 수 있는 방법

화성 먼지로 건설하기

In the past ten years, the radical progress made by SpaceX (SPCX ) and other private space companies has made a lot of space projects move from science fiction to likely reality during our lifetime.

지난 10년 동안 SpaceX와 다른 민간 우주 기업들이 이룬 급진적인 진보 덕분에 많은 우주 프로젝트가 과학 소설에서 우리 생애 동안 실현 가능한 현실로 옮겨갔습니다.

그 중 하나는 달과 화성에 영구적인 거주 기반을 설립하는 것입니다. 여기서 핵심은 궤도와 심우주에 도달하는 비용이 10분의 1로 감소하여 많은 아이디어가 이제 실현 가능해졌다는 점입니다.

어느 정도는 첫 번째 모듈이 남극 기지와 유사할 가능성이 높으며, 현장에 투입되는 많은 사전 제작 시스템이나 재활용 재료(예: 빈 로켓 탱크, 터널 굴착 등)에서 재사용될 것입니다.

장기적으로는 최초의 10명의 우주비행사를 넘어서는 더 큰 시설을 건설하기 위해 다른 재료가 필요합니다. 그리고 대부분의 시설이 매설되더라도, 많은 지상 건물은 여전히 필요합니다.

이상적으로는 건설에 필요한 99%를 현지 자원을 활용하고, 복잡한 기계, 전자 부품 또는 희귀 금속만을 지구에서 수입하는 것이 목표입니다.

한 가지 아이디어는 현지의 먼지, 모래, 암석을 건축 재료로 활용하여 더 크고 방사선 차단이 뛰어난 서식지를 만드는 것입니다. 네브라스카 대학교 링컨 캠퍼스와 텍사스 A&M 대학의 과학자들은 화성 먼지와 미생물을 혼합해 현지 광물을 접착제로 결합한 바이오재료를 만들 수 있는 방법을 발견했을지도 모릅니다.

They published their findings in the Journal of Manufacturing Science and Engineering¹, under the title “화성 건설을 위한 설계된 살아있는 재료의 바이오제조: 합성 커뮤니티 설계”.

화성에서 건설하는 방법

When discussing the construction of any kind on Mars, the list of requirements is rather daunting:

• 미소운석 충격을 견딜 수 있는 견고한 구조.
• 극히 낮은 대기압에도 불구하고, 기밀 벽과 이음새가 호흡 가능한 공기를 유지하고 얇은 먼지를 차단합니다.
• 평균 화성 온도가 -65°C/-85°F이며 겨울, 밤, 혹은 극지방에서는 훨씬 더 추워지기 때문에 우수한 단열이 필요합니다.
• 내구성도 중요합니다. 모든 건설 작업이 매우 비용이 많이 들고, 어느 하나라도 실패하면 서식지를 포기해야 하기 때문입니다.

An option, 화성뿐 아니라 지구에서도 전체 건물을 3D 프린트(적층 제조)하는 것. However, the lack of water, the need for human labor, and the uncertain conditions on Mars make it difficult to be sure the technique would work, at least as it is understood so far.

“3D 프린팅을 통해 건물, 주택, 가구 등 다양한 구조물을 제작할 수 있습니다.”

Bonding Martian regolith particles, including magnesium-based, sulfur-based, and a geopolymer creation. Yet all the methods require significant human assistance and thus are not feasible with the obvious lack of manpower on Mars.

화성에서 건축 재료로서 지의류 활용

On Earth, lichens are among the toughest organisms, able to survive with just a little bit of moisture in the air and the rare nutrients found in floating dust, making them able to survive in the most hostile environments like deserts and the tops of mountains.

지구에서 지의류는 가장 강인한 생물 중 하나로, 공기 중 약간의 수분과 떠다니는 먼지에 있는 희귀 영양소만으로도 살아남아 사막이나 고산지대와 같은 가장 혹독한 환경에서도 생존할 수 있습니다.

또한 지의류는 방사선에 매우 강하고 건조에 견디며, 전반적으로 화성에서 살아남을 가능성이 가장 높은 생물이며, 최소한 약간 테라포밍된 화성에서도 살아남을 수 있습니다.

지의류가 이러한 능력을 갖게 되는 이유는 곰팡이의 강인함과 조류가 햇빛으로부터 식량과 에너지를 생산하는 능력을 하나의 합성 공생 유기체로 결합했기 때문입니다.

출처: Ecobiohub

이러한 특성 때문에 지의류는 화성에서 어떤 종류의 바이오재료를 만들 때 모방하기 좋은 모델이 됩니다. 왜냐하면 열악한 조건에서도 성장할 수 있기 때문입니다.

이 아이디어는 이미 탐구되었으며, 박테리아 바이오미네랄화를 통해 모래 입자를 결합해 석조물을 만들고, 요소분해 박테리아를 이용해 탄산칼슘을 생산해 벽돌을 만들며, NASA는 곰팡이 균사를 결합제로 활용하는 방안을 연구했습니다.

However, each of these experiments was limited to a single species or strain; thus, their survivability requires a continuous supply of nutrients, meaning outside intervention is needed. Again, the lack of manpower on Mars makes this challenging.

합성 지의류가 화성 건설을 가능하게 하는 방법

The Texas and Nebraska researchers realized that a much more autonomous microbial activity was required for eventual practical applications.

They mixed together several organisms, each complementing the other, the way algae and fungi do in lichens.

“자연 지의류를 모방함으로써 합성 커뮤니티를 구축할 수 있습니다. 우리는 화성 레골리트 입자를 결합해 구조물을 만드는 바이오재료를 생성하는 합성 지의류를 개발했습니다.”

Dr. Congrui Grace Jin – A텍사스 A&M 대학교 기계 및 제조 공학 기술 프로그램 조교수

These synthetic lichens, however, use cyanobacterial cells (red-colored fluorescent cells) instead of algal cells, as these photosynthetic bacteria are even tougher and more independent from external inputs.

출처: Phys.org

미세한 filamentous 곰팡이는 결합 물질을 생성하여 다량의 바이오미네랄을 결합하고, 이를 통해 건축 재료가 성장할 수 있는 핵심을 형성합니다.

시아노박테리아는 당, 산소, 에너지를 생성해 곰팡이에 영양을 공급하고, 그 대가로 곰팡이에게 보호받습니다.

이것이 전부가 아닙니다. 열, 산소, 호흡 가능한 공기 외에도 화성 토양은 질소(질산 및 암모니아)가 매우 부족합니다. 질소는 단백질, DNA, RNA와 같은 바이오분자의 핵심 요소입니다. 이러한 시아노박테리아는 대기 질소를 생체 친화적인 형태로 고정할 수 있습니다.

출처: British Ecological Society

The researchers demonstrated that the system grows with only Martian regolith simulation, air, light, and an inorganic liquid medium like water. In other words, no manpower is needed, and only basic materials present all over Mars are required.

“이 자가 성장 기술이 장기적인 외계 탐사와 식민화에 기여할 잠재력은 상당합니다.”

Dr. Congrui Grace Jin – A텍사스 A&M 대학교 기계 및 제조 공학 기술 프로그램 조교수

합성 지의류의 화성 서식지 미래

The next step will be to use this artificial lichen to create a regolith ink (3D printing ink made of Martian surface) to print bio-structures using the 3D printing technique of direct ink writing.

다음 단계는 이 인공 지의류를 활용해 레골리트 잉크(화성 표면으로 만든 3D 프린팅 잉크)를 제작하고, 직접 잉크 쓰기(Direct Ink Writing) 3D 프린팅 기술로 바이오 구조물을 출력하는 것입니다.

레골리트 잉크 개념이 3D 프린터로 작동함이 입증되면, 화성 서식지에 필요한 건축용 3D 프린터를 설계하기 위해 대규모 프로토타입도 필요합니다.

이 시스템은 먼지와 암석, 햇빛, 화성 대기, 제한된 물만으로 스스로 건축 재료를 성장시키므로, 우주비행사 착륙 전에 레골리트 잉크를 대량 생산하고, 원격 로봇을 이용해 3D 프린팅으로 최초의 피난소를 미리 출력하는 데 활용될 수 있습니다.

In any case, these Martian missions will need launchers to reach the red planet, and a few companies are leading the charge in developing new reusable rockets.

항공우주 부문에 투자하기

Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) 은 재사용 로켓 시장에서 가장 유력한 경쟁자 중 하나입니다. 이 회사는 처음에 소형 로켓에 집중했으며, 전자(Electron) 발사 시스템( payload 320kg)을 점진적으로 부분 재사용 로켓으로 전환하고 있습니다. 현재까지 Electron은 44번의 발사로 177개의 위성을 배치했습니다.

향후 Rocket Lab은 Falcon 9에 필적하는 중형 재사용 로켓인 Neutron을 개발하고 있습니다(완전 재사용 모드에서 저궤도(LEO)까지 8,000kg, 화성 또는 금성까지 1,500kg). Neutron은 메탄 연소 로켓 엔진(Starship과 유사)으로 구동될 예정이며, 이는 차세대 로켓의 트렌드로 보입니다.

출처: Rocket Lab

이 회사는 완전한 수직 통합 위성 제조 프로세스로 비용과 설계 속도를 최적화할 수 있다는 점이 눈에 띕니다.

이로 인해 NASA 및 미국 정부와 다수의 계약을 체결했으며, 여기에는 5억 1,500만 달러 규모의 군사 위성 계약과 Globalstar를 위한 1억 4,300만 달러 규모의 민간 계약이 포함됩니다.

Rocket Lab은 2022년 SolAero Technologies 인수 이후 위성을 위한 태양광 패널의 주요 제조업체이며, 1,000개 이상의 위성이 이 패널로 전력을 공급받고 총 4MW 규모의 태양전지를 생산했습니다.

출처: Rocket Lab

현재 발사 시스템은 외부 공급업체에 의존하고 있지만, 일련의 전략적 인수를 통해 위성 설계 및 제조에서 이미 달성한 수직 통합을 발사 시스템에도 적용하려 하고 있습니다.

또한 회사는 지속적인 수익을 창출하기 위한 통신 LEO 위성군 구축 가능성을 모색하고 있습니다. Varda Space Industries와의 우주 내 제조 연구 및 궤도 파편 검증에도 참여하고 있습니다.

SpaceX가 엘론 머스크의 사업 감각으로 기술을 처음부터 개발한 반면, Rocket Lab은 연구개발과 인수를 결합해 필요한 기술을 수직 통합했습니다. 이는 위성 제조에서 큰 성공을 거두었으며, 현재는 재사용 로켓에도 이 전략을 적용하려 하고 있습니다.

위성 생산 및 Electron의 성공으로 확보된 현금 흐름을 고려할 때, Rocket Lab은 SpaceX의 선두를 따라잡을 유력한 후보입니다.

이 회사에 투자에 관심이 있는 분들은 해당 지역(예: 미국, 영국, 캐나다, 호주)의 주요 증권사나 10대 최고의 투자 앱에 관한 기사, 그리고 Rocket Lab에 대한 전체 보고서를 확인하시기 바랍니다.

최신 Rocket Lab (RKLB) 주식 뉴스 및 개발 상황

참조 연구:

^{1. Nisha Rokaya, Erin C. Carr, Richard A. Wilson, Congrui Jin. 화성 건설을 위한 설계된 살아있는 재료의 바이오제조: 합성 커뮤니티 설계. J. Manuf. Sci. Eng. Aug 2025, 147(8): 081008 (10 pages). https://doi.org/10.1115/1.4068792}