우주 쓰레기 문제와 해결

 우주 개발이 가속화되면서 지구 궤도에는 수많은 인공위성과 우주 비행체들이 배치되었습니다.

 이로 인해 우리의 일상생활은 크게 개선되었지만, 동시에 새로운 환경 문제가 대두되었는데, 바로 '우주 쓰레기' 문제입니다.

 오늘은 우주 쓰레기의 정의, 현황, 위험성, 그리고 이를 해결하기 위한 노력들을 이야기하도록 하겠습니다.

 

유럽 우주국 사이트 갈무리

우주 쓰레기의 정의와 현황

 우리가 말하는 우주 쓰레기란 어떤 것을 말하고 있을까요? 우주 쓰레기란 지구 궤도에 떠 있는 인공물체 중 더 이상 기능을 하지 않는 모든 물체를 말합니다.

 구체적으로는 임무가 종료되거나 기능이 정지된 우주 비행체, 인공위성의 부속품, 우주 비행체 간 충돌 및 파열로 생기는 파편 등이 포함되는데, 위성 발사 과정에서 떨어져 나온 로켓의 상단 동체 부분, 로켓과 인공위성을 분리할 때 발생한 파편이나 페인트 조각, 우주인들이 유영 중에 버린 도구, 국제우주정거장에서 발생하는 불필요한 물건 등도 우주 쓰레기로 분류됩니다.

 

 이런 쓰레기는 우주 발전과 더불어 급격히 늘어가고 있는 상태인데요, 이에 따라서 우주 쓰레기의 양은 지속적으로 증가하고 있습니다.

 유럽우주국(ESA)에 따르면, 2022년 기준으로 주기적인 궤도로 움직임이 정기적으로 추적되는 우주 쓰레기만 3만 5,168개로 집계되었고, 이는 2019년 2만 5,297개에 비해 39% 증가한 수치입니다.

 

 더 구체적으로 살펴보면, 크기가 10cm 이상인 것이 7,000개, 1∼10cm 크기가 1만 7,500개, 0.1∼1cm 크기가 350만 개 이상이 지구궤도에서 떠돌고 있는 것으로 추정됩니다.

 일부 전문가들은 1cm 이하 크기까지 합하면 지구 궤도의 우주 쓰레기는 100조 개가 넘을 것으로 추측하고 있습니다.

 

우주 쓰레기로 인한 우주 왕복선 '인데버'의 피해

우주 쓰레기의 위험성

 그렇다면, 우주 쓰레기는 우주 연구에 있어서 어떤 피해를 주고 있을까요?

 우주 쓰레기는 현재 운용 중인 인공위성과 우주선, 그리고 국제우주정거장(ISS)에서 지내는 우주비행사들의 안전에 심각한 위협이 되고 있습니다.

 이는 우주 쓰레기가 매우 빠른 속도로 움직이기 때문인데, 지구 저궤도를 도는 우주 쓰레기의 평균 속도는 초속 7km에 이르는데, 이는 총알보다 7배 이상 빠른 속도입니다.

 

 이러한 고속 이동으로 인해 작은 크기의 우주 쓰레기도 큰 위험이 될 수 있습니다.

 미국 항공우주국(NASA)에 따르면, 10cm 길이의 우주 쓰레기는 다이너마이트 25개와 맞먹는 피해를 줄 수 있다고 합니다.

 실제로 NASA는 궤도를 도는 페인트 조각으로 인해 손상된 우주왕복선의 창문을 자주 교체해야 했습니다.

 

 우주 쓰레기로 인한 더 큰 위험은 '케슬러 증후군(Kessler syndrome)'입니다.

 이는 우주 쓰레기가 인공위성이나 우주선과 충돌하여 파괴되면, 이로 인해 또다시 파편 등의 우주 쓰레기가 발생하고, 이것이 또 다른 인공위성을 위협하는 연쇄 폭발의 악순환을 일으키는 현상을 말합니다.

 이러한 현상이 계속되면 우주 개발과 탐사가 불가능해질 수 있다는 우려가 제기되고 있습니다.

 

 그런데, 우주 쓰레기는 지구 환경에도 심각한 위협이 될 수 있습니다.

 낮은 지구 궤도에 있는 우주 쓰레기 중 일부는 점차 고도가 낮아지다가 지구 대기에서 소실되지만, 크기가 큰 경우 지표면까지 추락할 수 있다는 것입니다.

 이런 우주 쓰레기에는 독성이 강한 연료 잔류물과 비대칭 디메틸히드라진(UDMH), 발암물질 등이 포함된 오래된 연료 탱크의 잔해가 포함되어 있어 환경에 악영향을 끼칠 수 있습니다.

 

나우뉴스 기사 갈무리 / 인공위성 낙하물을 보고 있다

우주 쓰레기 문제 해결을 위한 노력

 이렇게 우주 쓰레기는 우주 연구, 산업 뿐아니라 우리에게 직접적인 영향을 주고 있는데요, 그렇다면 이러한 우주 쓰레기 문제를 어떻게 해결하려고 하고 있을까요?

 

 우주 쓰레기 문제의 심각성을 인식한 국제 사회는 다양한 노력을 기울이고 있습니다. 

 미국, 유럽, 일본 등 우주 선진국들은 우주 쓰레기 감소를 위한 가이드라인을 만들고, 이를 준수하도록 노력하고 있습니다.

 

 미국의 경우, 최근 우주 쓰레기를 만드는 업체에 처음으로 벌금을 부과하는 등 우주 환경 문제에 적극적으로 대처하고 있으며, 미 연방통신위원회(FCC)는 위성·케이블 방송사인 디시 네트워크가 구형 위성을 현재 사용 중인 위성들과 충분히 격리하지 못했다는 이유로 15만 달러(약 2억 원)의 벌금을 부과한 경우가 있습니다.

 

 이런 여러가지 문제로, 유럽우주국(ESA)은 2030년까지 '우주 쓰레기 제로'를 달성하는 것을 목표로 우주 발사 기준을 마련하고 있는 중입니다.

 

 그렇다면 우주 쓰레기는 어떻게 치울까요? 아직까지는 우주 쓰레기를 치우는 것보다 만드는 것에 더 주력이라고 할 수 있는데요, 그래도 우주 쓰레기를 제거하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있습니다.

 이러한 기술들은 크게 능동제거방식(ADR: Active Debris Removal)과 수동제거방식으로 나눌 수 있습니다.

 

 능동제거방식은 이미 발생한 우주 쓰레기를 처리하는 방식으로, 청소위성을 이용합니다.

 이를 위해서는 우주 쓰레기에 같은 속도로 근접하는 랑데부 기술, 정확하게 연결하는 도킹 기술, 그리고 근접운영기술과 같은 궤도 상 서비싱 기술들이 필요합니다.

 

 구체적인 제거 방법으로는 그물을 이용한 수거, 찍찍이를 이용한 포획, 자석 이용, 로봇팔을 이용한 직접 수거 등 다양한 방법들이 연구되고 있습니다.

 

 일본의 우주 스타트업 아스트로스케일은 자체 개발한 위성 '엘사(ELSA)'를 이용해 우주 쓰레기를 제거하는 기술을 개발했습니다.

 이 기술은 일종의 모선인 서비스 위성과 강한 자성을 가진 클라이언트 위성을 발사해 금속 성분의 우주 쓰레기를 모아 대기권으로 진입시켜 태우는 원리로 작동합니다.

 또 다른 일본 스타트업 에일은 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)와 공동으로 끈을 이용한 청소 기술을 개발 중입니다.

 우주공간에서 금속제 끈에 전기를 흐르게 한 뒤 우주 쓰레기가 달라붙도록 하는 방식입니다.

 

 유럽우주국(ESA)도 2020년부터 '클리어스페이스-1' 프로젝트를 시작했으며, 2025년에 우주 쓰레기 수거로봇을 발사해 목표한 잔해물을 추적해 수거하고 지구로 귀환한다는 목표를 가지고 있습니다.

 

스페이스 리더 기사 갈무리

 

 그렇다면 우주 쓰레기 문제를 해결하는 가장 효과적인 방법은 애초에 우주 쓰레기가 발생하지 않도록 예방하는 것입니다.   이를 위해 여러 가지 방안들이 제시되고 있습니다.

 

 첫째, 위성이 수명을 다하면 스스로 떨어지도록 하는 기술이 개발되고 있습니다.

 국내 우주 스타트업 '우주로테크'는 위성에 추력 기를 매달아 우주 쓰레기를 예방하는 기술을 개발하고 있습니다.

 수명을 다한 위성이 다른 위협이 되지 않도록 작은 추력 기를 붙여 충돌 예상 시점 혹은 임무를 다한 시점에 추진기관을 작동시켜 지구로 떨어뜨리는 식으로 작동합니다.

 

 둘째, 우주에서 돛을 펼쳐 우주 쓰레기를 막는 방법도 있습니다.

 중국 상하이우주비행기술연구원은 로켓 잔해를 제거하는 '드래그돛(drag sail)'을 선보였는데, 이는 로켓이나 위성 잔해에 달라붙어 우주 쓰레기로 전락하기 전에 회전 속도를 줄이고 대기권으로 떨어지도록 유도할 수 있습니다.

 

인류 공동 문제 우주 쓰레기

 우주 쓰레기 문제는 우주 개발이 가속화됨에 따라 더욱 심각해지고 있습니다.

 이는 단순히 우주 공간의 문제가 아니라 지구 환경과 인류의 안전에도 직접적인 영향을 미치는 중요한 문제입니다.

 

 이 문제를 해결하기 위해서는 국제적인 협력과 규제, 혁신적인 기술 개발, 그리고 우주 쓰레기 발생을 예방하는 노력이 동시에 이루어져야 하며 특히, 우주 개발에 참여하는 모든 국가와 기업들이 '우주 쓰레기 제로'를 목표로 하는 책임 있는 우주 활동을 펼쳐야 할 것입니다.

 

 우주는 인류 공동의 자산입니다.

 우리는 우주를 탐험하고 이용할 권리가 있지만, 동시에 우주 환경을 보호할 의무도 있습니다.

 우주 쓰레기 문제 해결을 위한 노력은 단순히 우주 공간을 깨끗이 하는 것을 넘어, 지속 가능한 우주 개발과 인류의 미래를 위한 중요한 과제라고 할 수 있습니다.

 

 아래 영상은 제가 즐겨 보는 유튜브 채널 '리뷰엉이'에서 우주 쓰레기를 주제로 만든 영상입니다.

 잘 정리된 내용에 재미까지, 음 저도 이렇게 영상을 잘 만들고 운영하는 유튜버가 되고 싶네요 ㅠㅠ

 

 

 마지막으로 우주 쓰레기로 인해 사고가 발생하고 생명을 위협하는 사고를 이겨내는 영화 가 바로 '그레비티'입니다.

 '그레비티'에는 제가 좋아하는 배우 '산드라 블록'이 출연해서 더 관심있게 봤던 영화인데요 영화에는 우주의 쓰레기가 얼마나 위험한지 잘 보여주고 있습니다.

 못 보신분은 한번 보시는 것을 추천 드립니다.