지구주변 우주쓰레기 6300t.. 해결사 '청소위성' 뜬다

지구주변 우주쓰레기 6300t.. 해결사 '청소위성' 뜬다

각국 첨단 포획기술 개발 한창

동아일보 | 입력 2016.07.15. 03:04   

             

대전 유성구 과학로 한국항공우주연구원의 한 실험실. 가로 3m, 세로 5m의 어두운 공간에 조명 하나가 밝게 빛난다. 캄캄한 우주 공간에 태양이 있는 환경을 표현한 것이다. 한 연구원이 바닥에 놓인 위성을 살짝 밀자 위성이 쭉 밀려간다.

김해동 IT융합기술팀장은 “우주에서 위성의 움직임을 지상에서 구현할 수 있도록 만든 테스트베드”라며 “우주에서 목표 물체를 자동으로 인식해 추적하는 알고리즘을 구축하여 향후 우주쓰레기를 청소하는 ‘청소 위성’에 적용할 계획”이라고 말했다.

○ 우주쓰레기에 접근 후 포획

우주쓰레기가 날아와 작업중이던 우주 비행사를 덮치면서 벌어지는 일을 그린 우주 조난 영화 ‘그래비티’의 한 장면. 영화에서처럼 실제로 고장난 위성 파편 등 우주쓰레기는 지구 주변을 돌아다니며 위성을 위협하고 있다. 유튜브 화면캡처

우주쓰레기는 인공위성, 로켓 등 지구에서 쏘아 올린 물체가 수명이 다해 폐기된 채 우주 공간을 떠돌거나 폭발이나 충돌 등 사고로 부서지면서 생긴 파편을 말한다. 현재 지구 주위에는 6300t이나 되는 우주쓰레기가 돌아다니고 있다. 지름 10cm 이상인 우주쓰레기는 2만3000여 개, 1∼10cm는 60여만 개에 이른다.

테스트베드에는 20kg 정도 되는 더미 위성이 떠 있다. 우주 공간에서처럼 마찰이 없는 상태를 재현하기 위해 바닥에 유리를 깔아 마찰을 최소화했다. 또 위성 밑부분에서는 바닥을 향해 공기가 분사되도록 만들어 위성을 수μm(마이크로미터·1μm는 100만분의 1m) 정도 띄웠다.

현재는 위성이 원하는 위치까지 방향을 조정하며 스스로 이동할 수 있는 수준이다. 실제로 청소 위성의 역할을 하기 위해서는 우주쓰레기를 찾아낸 뒤 우주쓰레기에 다가가 끌고 와야 한다.

연구진은 청소 위성에 우주쓰레기 이미지를 입력하면 우주를 유영하다가 이와 일치하는 우주쓰레기를 발견했을 때 바로 포획하도록 프로그래밍하고 있다. 또 가느다란 섬모가 수만 개 달려 있어 벽면이나 천장 같은 곳에 닿으면 딱 달라붙는 게코도마뱀의 발바닥을 응용해 우주쓰레기를 끌고 오는 기술도 청소 위성에 적용할 계획이다.

김 팀장은 “길이 30cm 정도인 초소형 큐브샛이 청소 위성의 유력한 후보”라며 “지구 궤도를 도는 우주쓰레기의 위치를 추적한 뒤 접근하는 기술은 아직 국내에서는 개발되지 않은 만큼 지상 시험을 신중하게 진행할 예정”이라고 말했다.

○ 獨-日, 올해 청소 위성 첫 시험

한국항공우주연구원이 우주쓰레기를 청소할 위성을 개발하기 위해 시험 중인 초소형 위성(큐브샛). 길이 30cm, 무게 8kg이다. 김해동 IT융합기술팀장이 큐브샛의 기능을 설명하고 있다. 한국항공우주연구원 제공

독일은 미니 로봇팔로 우주쓰레기를 포획하는 기술을 개발했다. 1999년 우주에서 2.5t짜리 청소 위성으로 0.4t의 물체를 붙잡는 데 성공했다. 유럽의 항공우주기업인 에어버스는 2020년까지 자체적으로 우주쓰레기를 식별하고 추적해 그물로 포획한 뒤 제거한다는 우주쓰레기 청소 계획을 밝혔다. 이들은 올해 실제 우주 시험을 계획하고 있다.

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 폐기된 위성에 전기가 흐르는 전선을 건 뒤 전자기유도 현상을 이용해 위성의 속도를 줄이는 방법을 고안했다. 위성은 속도가 떨어지면 고도가 계속 낮아지고 결국 대기권에 진입하다가 불타 없어진다. 이 장비는 가고시마 현 우주센터에서 발사 예정인 ‘고우노토리(Kounotori)’ 6호기에 실렸다. 고우노토리는 일본이 국제우주정거장(ISS)에 화물을 보낼 때 사용하는 무인 보급선이다.

미국항공우주국(NASA), 유럽우주국(ESA) 등은 우주쓰레기의 기하급수적인 증가를 막기 위해 우주 물체가 우주에 머무는 기간이 25년을 넘지 않도록 하는 ‘25년 규정(25 Years Rule)’을 지키도록 독려하고 있다.

조중현 한국천문연구원 우주위험감시센터장은 “우주쓰레기, 위성 등 우주 물체를 추적하는 일은 자국 위성의 안전에 매우 중요하다”며 “우리나라는 2018년부터 우주 물체 추적 시스템인 ‘아울넷(OWL-NET)’을 본격적으로 운영할 계획”이라고 밝혔다.

대전=권예슬 동아사이언스 기자 yskwon@donga.com