과학자들은 화성의 생명 유지 장치에 문제가 있을 수 있다고 생각합니다. • The Register

May 24, 2023

연구자들은 직접적인 광화학 반응이 인간이 화성이나 달에 장기간 거주하는 데 필요한 산소와 수소를 제공할 수 있다는 사실을 알아냈습니다.

국제 우주 정거장(ISS)은 물에서 산소를 얻기 위해 광전지 구동 물 전해조를 사용합니다. 그러나 햇빛을 전기로 변환한 다음 물을 전기분해하는 데 전기를 사용하는 2단계 공정에는 비용이 많이 듭니다.

이번 주에 발표된 논문에 따르면 ISS의 환경 제어 및 생명 유지 시스템의 에너지 예산 4.6kW 중 약 1.5kW가 전기분해에 의존하는 산소 발생기 조립체(OGA)에서 사용됩니다. Nature Communications에 발표된 연구에 따르면 이러한 접근 방식은 미래의 우주 탐사 및 거주 측면에서 막다른 골목이었습니다.

높은 에너지 수요뿐만 아니라 "현재 ISS에 설치된 OGA와 이산화탄소 감소 어셈블리는 낡고 비효율적이거나 노화된 구획으로 인해 악명 높고 고장이 나기 쉽다는 문제를 안고 있습니다"라고 말했습니다.

대안적인 접근 방식으로, 워릭 대학교 촉매작용 조교수인 선임 연구원 Katharina Brinkert는 장기 생존 가능성을 돕기 위해 광전기화학(PEC) 장치의 생존 가능성을 평가했습니다.

PEC 장치는 반도체 재료를 사용하여 태양 에너지를 화학 에너지로 직접 변환하여 중간 전기 생산 없이 수소와 산소를 생산합니다. 이 기술은 지속 가능한 에너지 문제에 도움이 될 수 있기 때문에 지구에서 집중적으로 연구되는 주제이지만, 우주에서의 잠재력은 아직 연구되지 않았습니다.

Brinkert는 논문에서 "이 연구는 달과 화성의 서식지에 PEC 장치를 적용하기 위한 이론적 기초를 확립하고 산소 생산 및 이산화탄소 재활용에 PEC 장치를 활용하는 타당성을 탐구하는 첫 번째 시도를 제공하는 것"이라고 말했습니다.

연구자들은 그것이 가능하다고 결론을 내렸지만 몇 가지 주의사항이 있었습니다.

"PEC 장치의 높은 장기 효율성과 전력 밀도는 여전히 진행 중인 지상 연구 노력의 필수적인 부분이지만, 우리는 이러한 장치의 응용이 지구를 넘어 잠재적으로 인간 우주 탐험의 실현에 기여할 수 있다는 것을 보여주었습니다." 말했다.

또한 연구에서는 ISRU(In-Situ Resource Utilization)를 사용하여 PEC 장치를 외계 거주지에 구축할 수 있는지 여부도 조사했습니다. 이는 착륙한 곳에서 무엇을 찾을 수 있는지를 의미합니다.

"장치 구성은 달과 화성에서 사용할 수 있는 다양한 반도체 및 전기촉매 재료를 활용할 수 있으며 필요한 재료는 결국 ISRU를 통해 생산될 수 있습니다. 또한 우리는 이전에 PEC 장치가 미세 중력과 이론에서 효율적으로 작동할 수 있음을 입증했습니다. 분석에 따르면 적절하게 규모를 확대할 수 있다고 연구는 밝혔다. ®

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