세드나, 1만1천년의 기다림···2076년까지 단 한 번의 탐사 기회

• 극외 태양계 탐사를 앞당길 새로운 우주 추진 기술

태양계 끝자락, 명왕성보다 훨씬 더 멀리 떨어진 곳에 세드나(Sedna)라는 신비로운 천체가 있다. 붉은빛을 띠는 이 왜행성은 태양을 한 바퀴 도는 데 약 1만 1천 년이 걸릴 정도로 긴 타원형 궤도를 따라 움직인다. 표면 온도는 영하 240도 이하로 매우 낮으며, 태양계 천체 중에서도 가장 붉은 표면을 가진 편이다. 세드나는 내부 오르트 구름의 첫 실질 후보로 간주되며, 태양계 형성과 외곽 구조를 이해하는 데 핵심 단서를 제공할 수 있다. 이 천체는 2075~2076년경 태양에 가장 가까워지는 근일점을 지난다. 이후 수세기 동안 다시 멀어지기 때문에, 이번 접근기는 탐사를 시도할 수 있는 드문 기회다.

새로운 추진 기술-핵융합 엔진과 열탈착 범선

이탈리아 바리공대 연구팀은 이 시기를 겨냥한 세드나 탐사 방안을 검토하며, 두 가지 차세대 추진 기술을 분석했다. 첫 번째는 직접 핵융합 추진 엔진(Direct Fusion Drive, DFD)으로, 핵융합 반응을 통해 동시에 추력과 전력을 생산하는 시스템이다. 모델은 1.6메가와트의 출력을 전제로 하며, 약 1.5년간의 지속 추력을 가정해 10년 내 도달과 궤도 진입을 목표로 한다. 이 기술은 아직 개념 단계지만, 시뮬레이션에 따르면 약 1,000kg급 탐사선을 명왕성까지 4년 만에 도달시키는 성능을 갖춘다.

두 번째는 열탈착 기반 태양 범선이다. 이 방식은 태양열로 가열된 특수 표면에서 분자가 탈착되며 생기는 반작용을 추진력으로 전환한다. 연료를 소모하지 않으며, 목성의 중력 보조를 활용해 속도를 증폭시킨다. 도달 시간은 약 7년으로 더 짧지만, 감속이 어렵기 때문에 세드나 궤도에 진입하지 못하고 플라이바이 형태로만 접근할 수 있다. 반면, DFD는 궤도 진입이 가능해 장기 체류와 정밀 탐사가 가능하다.

기술 성숙도와 임무의 전략적 의미

직접 핵융합 추진(DFD)은 높은 이론적 성능을 지니지만, 핵융합 반응의 안정적 제어와 우주선 추진체로의 통합 등 핵심 기술이 아직 검증되지 않았다. 실현까지는 상당한 개발 기간과 자원이 요구된다. 반면 열탈착 기반 태양 범선은 기존의 범선 기술을 진화시킨 개념으로, 열 제어와 소재 기술이 뒷받침된다면 단기간 내 실험 적용이 가능한 범위에 있다.

임무 목표에 따라 기술 선택의 방향도 달라진다. DFD는 세드나 궤도에 진입할 수 있어 장기 체류를 통한 표면 조성 분석, 위성 탐색, 내부 구조 연구 등 본격적인 과학 임무 수행이 가능하다. 반면, 태양 범선은 플라이바이 방식으로 제한된 시간 내에서 일부 데이터만 확보할 수 있다.

세드나의 근일점 접근은 수세기에 한 번 있을까 말까 한 창이다. 탐사 여부는 해당 기술의 실현 가능성과, 그 가능성을 현실로 만들겠다는 전략적 의지에 달려 있다. 이 창을 활용할 수 있다면, 세드나는 태양계 외곽 탐사의 방향을 결정짓는 중대한 전환점이 될 수 있다.

손동민 기자/ hello@sciencewave.kr

참고 논문: Elena Ancona et al, Feasibility study of a mission to Sedna—Nuclear propulsion and advanced solar sailing concepts, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2506.17732

자료: arXiv / Universe Today