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재앙의 불씨 ‘우주쓰레기’ 지구궤도상에 떠도는 엄청난 이물질들… 위성 폭발사고 등 끔찍한 사고 낳을 수도
폐품 처리장으로 전락한 우주공간
현재 지구궤도를 둘러싸고 있는 추적 가능한 물체 가운데 정상적인 위성으로 활동하는 것은 10%에도 미치지 않는다. 우주를 향해 위성을 쏘아올린 40여년 동안 2만5천여번의 우주발사 실험이 이뤄졌다. 그 가운데 9천여개의 위성이 궤도상에 남아 있는데 정상적으로 운용되는 위성은 900개 안팎에 지나지 않는다. 나머지는 임무를 마치고 수명이 다한 위성이거나 버려진 로켓 및 탑재장치, 궤도상에서 붕괴되어 잔해만 남은 것들이다. 문제는 우주쓰레기로 전락하는 물질이 해마다 급증하고 있다는 데 있다. 해마다 대략 230여개의 위성이 지구궤도에 진입하기에 우주쓰레기도 그만큼 늘어날 수밖에 없다. 우리나라도 전남 고흥군 외나로도에 우주센터를 세워 2005년에 저궤도 소형위성을 쏘아올리며 우주시대를 맞이할 예정이다. 우주쓰레기를 남의 일로 여길 수 없는 이유가 여기에 있다. 우주공간을 ‘폐품처리장’으로 만드는 물질은 수두룩하다. 지구궤도상에 있는 우주쓰레기의 대부분을 차지하는 것은 위성의 파편이다. 배터리의 잘못된 작동이나 전기적 장애로 인한 폭발에 의한 위성 파괴의 로켓 상단 분열과정에서 생기는 우주쓰레기들이다. 1997년 1월 맥도널 더글러스(MD)사가 쏘아올린 델타 로켓은 우주공간에서 폭발해 수백만개의 우주쓰레기를 남겼다. 현재 궤도상에 남아 있는 우주쓰레기의 3분의 1이 델타 로켓의 잔해들이다. 위성을 쏘아올리고 정상적인 작동을 하는 상태에서도 우주폐기물이 발생한다. 로켓이나 렌즈 캡슐, 분리장치, 추진연료 탱크 등을 비롯해 우주선 내의 기압을 유지하는 전지 등이 여기에 속한다. 이런 폐기물은 갈수록 줄어들고 있다. 위성 제작과정에서 기기를 버리지 않는 설계방식을 채택하고 있기 때문이다. 위성은 노화로 인해 궤도상에서 폐품으로 전락하기도 한다. 최근 들어 임무를 마친 위성이 지구궤도를 탈출하는 방식에 관심을 기울이고 있지만 아직까지 뚜렷한 성과는 보이지 않고 있다. 위성의 도킹이나 랑데부 때 분사되는 연료의 찌꺼기도 우주공간을 오염지대로 만든다. 우주쓰레기들은 가공할 만한 위험을 간직하고 있다. 폐품으로 전락한 위성들은 물론이고 우주정거장 등지에서 작업도중 실수로 버린 나사못도 엄청난 폭발을 야기하는 탓이다. 우주쓰레기가 있는 곳은 지구의 환경과 전혀 다르다. 당연히 우리가 모르는 우주의 법칙에 우주쓰레기가 영향을 끼치면서 미묘한 균형상태를 깨뜨릴 수 있는 것이다. 실제로 우주공간의 쓰레기들은 지구궤도에서 초당 10km 이상의 충돌속도로 움직여 아무리 작은 물체라도 위성을 파괴할 수 있다. 1cm 크기의 알루미늄이 위성과 충돌하면 무게 200kg의 물체가 시속 100km의 속도로 움직여 충돌하는 파괴력을 지닌다. 그런데 지름 1cm 정도짜리 수십만개의 물체들은 추적조차 불가능한 형편이다. 우주선에 치명적인 영향을 끼쳐도 속수무책일 수밖에 없다. 게다가 우주쓰레기들은 운용중인 위성의 전파를 간섭하며 예기치 않은 충돌을 일으킬 가능성도 있다. 지구궤도에 진입하는 위성이 급증함에 따라 위성간 혹은 위성과 우주폐기물 사이의 충돌 가능성은 갈수록 높아지고 있다. 이미 정상적인 위성에 손상을 입히는 우주적 충돌사건이 발생하기도 했다. 첫 번째 사건은 1996년 7월 프랑스의 인공위성 세리스(Cerise)가 1986년에 발사된 아리안 로켓의 파편과 충돌해 심각한 손상을 입은 것이다. 미국의 우주왕복선들도 이미 여러 차례 1mm 안팎의 우주쓰레기 세례를 받아 유리창을 교체하기도 했다. 이중벽으로 된 국제우주정거장(ISS)은 대략 3cm의 우주쓰레기의 명중에도 견디도록 설계됐다. 그보다 큰 우주쓰레기가 다가온다면 사전에 대피하는 수밖에 없다. 다행스럽게도 유인 우주활동이 이뤄지는 고도 400km 이하의 공간에는 우주쓰레기의 밀도가 비교적 낮은 편이다. 대기권 상층의 공기역학적 인력이 작은 물체들을 끌어당겨 태우기 때문이다.
충돌사고 막기 위한 지구적 대처 절실
우주를 선점하기 위한 ‘골드러시’가 한창인 지금, 우주쓰레기는 지구환경보다 강력한 위험을 예고하고 있다. 하지만 아직까지는 잠재적인 충돌 가능성에 그쳐 국제사회의 적극적인 대처도 미흡하다. 유엔 차원에서 우주공간평화이용위원회(COPUOS)가 1994년에 발족돼 위성간 충돌문제를 주요 의제로 삼기도 했다. 당시 위원회는 수명을 다한 쓰레기 위성의 처리비용을 받는 ‘우주 영역점유비 부담제’를 추진하기로 했다. 하지만 국제적인 협조가 이뤄지지 않아 뚜렷한 효과을 발휘하지 못하고 있다. 다만 우주쓰레기를 삼키는 ‘스냅(snap)위성’에 기대를 걸고 있는 정도이다. 우주공간에서 하이에나처럼 우주쓰레기를 ‘덥썩 무는’ 6kg짜리 스냅위성. 이 위성은 지구궤도상에서 우주쓰레기에 달라붙은 뒤 대기권으로 추락하는 과정에서 ‘화장’되면서 생을 마감한다. 이런 상황에서 우리나라는 우주공간에 위성을 잇따라 쏘아올리면서도 지구궤도를 분석하는 것은 남의 손을 빌려야 한다. 우주센터를 설립해 우주 점유권을 내세우기 위해서는 한반도 상공의 우주쓰레기에 먼저 관심을 기울이는 게 필요하지 않을까.
도움말 주신 분 은종원 한국전자통신연구원 통신위성개발센터 통신위성시스템 연구팀장
김수병 기자 soob@hani.co.kr
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