[생활 속의 자연과학] 새로운 모험과 호기심을 향하여

이영두 공학박사 / 기사승인 : 2022-05-23 00:00:49
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▲ 국제우주정거장 2007.11.05. ©NASA

 

작은 방에 나는 얼마나 오랫동안 머물 수 있을까? 어쩌면 누군가는 생을 마감하기까지 그곳에 머물 수 있을지도 모르겠다. 하지만 대다수 사람은 견디지 못할 것이다. 왜 그럴까? 호기심을 가질 대상이 없기 때문이다. 심심함이란 때론 죽음보다 무서운 상태다. 인류는 지금까지 지구라는 방에 머물며 살아왔다. 이 방은 너무 넓어서 방 안에 무엇이 있는지 또 나 말고 어떤 사람들이 있는지 확인하는 데만도 인류는 지난 대부분의 역사를 사용했다. 하지만 이제 인류는 이 거대한 방에서 누릴 호기심을 점차 잃어가고 있다. 새로운 것을 만날 가능성이 낮아졌기 때문이다.


‘새로움’을 조우하기 위한 인류의 호기심은 요람인 지구를 떠나 넓은 우주로 나아가는 도전으로 이어지고 있다. 그 첫걸음이 우리가 흔히 로켓이라고 부르는 ‘우주발사체기체시스템’의 실현이었다면, 두 번째는 바로 ‘우주정거장(space station)’이다. 지상으로부터 고도 2000km까지인 지구 저궤도 내를 돌며 사람이 장기간 머물 수 있도록 만들어진 구조물인 우주정거장은 지구를 오갈 추진장치와 착륙설비가 없어서 우주선을 통해 탑승할 승무원을 나르고 물자를 공급받아야 한다. 현재 운용 중인 우주정거장은 ‘국제우주정거장(ISS, international space station)’뿐이다. 질량 470톤, 길이 108.5미터, 폭 72.8미터로 크기는 월드컵 축구 경기장만 한 ISS는 러시아, 미국, 유럽, 일본 등 세계 각국이 참여해 1998년부터 건설을 시작했다. 각 나라에서 만든 모듈(module)을 조립해 ISS를 만들었으나 실제 이곳에 승무원과 물자를 보내는 국가기관은 NASA(미국), RKA(러시아), ESA(유럽), JAXA(일본) 4곳이 전부다. ISS의 운전운항권을 가지고 있는 나라는 러시아인데 이는 ISS의 유도, 항법, 조종, 추진을 담당하는 핵심 모듈인 즈베즈다(Звезда)와 주추진력을 공급하는 프로그레스(Progress) 우주선이 RKA의 것이기 때문이다. 프로그레스 우주선은 러시아의 무인화물우주선으로 매년 6회 정도 발사해 ISS에 도킹한다. 연료, 식량, 물 등을 보급한 후 쓰레기를 탑재한 채 추락해 파괴된다. ISS는 고도유지, 우주쓰레기 회피, 고도 조정 등을 위해 매년 평균 7000kg의 추진제를 소비하는데 이를 프로그레스 우주선이 운행하며 충당하는 것이다. ISS는 기내 장비와 하드웨어시스템 가운데 최소 80%가 만료기한을 넘긴 노후화 구축물로 2030년까지 운영한 후 남태평양에 낙하해 회수될 예정이다.


우주정거장은 크게 전원을 공급할 태양전지판, 특정 기능을 수행하는 모듈들, 모듈을 상호 연결하기 위한 허브 등으로 구성된다. 여기서 모듈이란 어떤 기능을 수행하는 박스를 의미하는데 승무원이 주거할 주거모듈, ISS 외부 작업을 위한 로봇팔을 제어하는 제어모듈 등을 예로 들 수 있다. 기본적으로 모듈은 원형을 갖는데 이는 우주공간이 진공상태라 모듈 내부 공기에 의해 발생한 압력을 균등하게 분산하기 위한 것이다. 모듈과 모듈은 허브를 통해 결합되고 그 결합을 도킹(docking)이라고 한다. 모듈은 우주왕복선 등을 통해 ISS로 운반돼 도킹 과정을 통해 결합되기도 하고 필요에 따라서는 우주비행사에 의해 직접 조립되기도 한다.


모든 기술이 그렇듯이 우주정거장에 적용된 기술들 역시도 구체적인 목적질문을 갖고 있다. 우주정거장은 유인우주시설로서 우주관광, 우주의학, 우주생리학, 우주환경학, 특수환경에서의 무기 및 유기 재료 제조 연구 등 다양한 목적을 갖는다. 목적 수행을 위해 우주정거장에 머무르는 승무원의 안전에 기술의 초점이 맞춰져 있으며 목적질문은 다음과 같다. ①유해물질에 의해 모듈 내부가 오염될 경우 안전대책은? ②운석 및 우주파편 충돌로 인해 모듈 내부 기밀이 파괴됐을 때 대책은? ③화재 발생 시 대책은? ④긴급상황 발생 시 탈출 대책은? ⑤우주정거장에 이상이 생겨 정상 기능이 상실됐을 때 승무원들이 일정 기간 생존할 수 있는 대책은? ⑥고압용기에 대한 안전대책은? ⑦승무원의 부담을 가능한 줄여 사고를 예방할 수 있는 시스템은?


지금까지 우주정거장에 관해 간략히 알아봤다. 우주정거장은 지구저궤도에 머무르며 미래 우주여행, 우주탐사, 행성기지 구축 등을 위한 준비의 장이자 최전선으로서 역할을 할 것이 자명하다. 병들어 가는 지구를 떠나기 위한 목적이 아니라 지구의 부담을 줄이기 위한 방향으로, 인간의 무분별한 개입이 생태계에 자행되지 않을 방식으로, 무엇보다도 다시 돌아올 고향 지구로의 귀환을 위한 다짐으로 인류는 미래를 준비해야 할 것이다.


이영두 공학박사

 

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