지구 주위를 도는 우주 쓰레기 8,800t - 해결 나선 나라들

“우주 쓰레기 대란 막자”… 각국 우주 쓰레기 해결 나서

지구 덮은 우주 쓰레기 1억개
낮에도 쓰레기 추적하고
레이저·그물 이용해 직접 수거
궤도 사용료 부과 주장도 거론

유지한 기자

입력 2020.09.01 01:00

 

지구 주위를 도는 우주 쓰레기

 

일본의 위성통신 회사인 스카이 퍼펙트 JSAT는 최근 레이저를 이용해 우주 쓰레기를 청소하는 위성을 개발하겠다고 발표했다. 먼 거리에서 레이저를 쏘아 우주에 떠다니는 위성 파편의 궤도를 지구 대기권으로 바꾸는 방식이다. 대기권으로 떨어진 우주 쓰레기는 마찰열에 의해 자연스럽게 소각되며 사라진다. 회사는 리켄 연구소, 일본항공우주탐사국, 나고야대, 규슈대와 공동으로 2026년까지 이 위성을 개발할 계획이다. 스카이 퍼펙트 JSAT의 프로젝트 담당자 후쿠시마 다다노리는 “여러 국가가 우주 쓰레기 제거를 위해 협력할 때 이 위성을 이용할 수 있을 것”이라고 말했다.

세계 각국이 우주 쓰레기 해결을 위한 각종 대책을 내놓고 있다. 지상에서 우주 쓰레기를 추적하는 기술부터 직접 우주로 가 쓰레기를 수거하는 기술까지 다양한 방법이 개발되고 있다. 쓰레기 발생 자체를 줄이기 위해 위성을 쏘는 국가에 ‘궤도 사용료’를 부과해야 한다는 논의도 이뤄지고 있다.

◇낮에도 우주 쓰레기 추적

우주 쓰레기는 임무가 종료되거나 기능이 정지된 우주 비행체나 부속품이 충돌·파열해서 생긴 파편이다. 1957년 소련의 인공위성 스푸트니크 1호가 쏘아 올려진 이후 수많은 인공위성과 우주선이 발사됐다. 그 결과로 1억개 이상의 우주 쓰레기가 생겨났다. 지름 1㎝가 넘는 우주 쓰레기 약 90만개가 시속 4만㎞의 속도로 지구 주위를 돌고 있다. 총알처럼 빠른 우주 쓰레기는 정상 가동 중인 위성에 위협적인 존재다. 인공위성의 파편들이 사고로 번지는 영화 그래비티의 내용이 현실이 될 수 있다. 특히 일론 머스크의 스페이스X 처럼 민간 우주업체까지 소형 위성산업에 뛰어들면서 앞으로 우주 쓰레기는 더 증가할 것으로 예상된다.

이에 각국 정부는 우주 쓰레기 추적에 나서고 있다. 미국과 유럽 등 선진국은 대형 우주 망원경과 고성능 레이더를 활용해 우주 쓰레기를 쫓고 있다. 하지만 어두운 밤에만 관측할 수 있다는 한계가 있다. 우주 쓰레기에서 반사되는 햇빛을 통해 그 위치를 파악하기 때문이다.

오스트리아 과학학술원 우주연구소는 낮에도 우주 쓰레기를 추적할 수 있는 방법을 국제학술지 ‘네이처커뮤니케이션’에 지난달 4일 발표했다. 연구진은 망원경에 특수 필터를 설치해 별보다 더 밝게 관찰되는 우주 쓰레기를 포착했다. 실제 낮 동안 우주 쓰레기 4개를 추적하는 데 성공했다. 연구진은 현재 우주 쓰레기 추적 시스템이 보통 하루에 6시간 운영되는데 이런 방식이 도입되면 22시간 운영이 가능할 것으로 예상하고 있다.

일본 방위성은 지난 5월 우주작전대를 창설했다. 우주작전대는 일본의 인공위성을 지키기 위해 우주 공간을 떠도는 우주 쓰레기 감시 임무를 맡았다. 이를 위해 야마구치현에 레이더를 설치해 3만6000㎞ 고도의 정지궤도를 감시한다. 현재 20명인 감시 인원을 2023년 120명 규모로 확대한다는 계획이다.

 

◇끈끈이·자석·그물로 쓰레기 제거

우주 쓰레기를 직접 수집·제거하는 기술 개발도 한창이다. 러시아 우주 스타트업(초기 벤처기업) 스타트로켓은 ‘폴리머 폼’이라는 끈끈한 물질을 이용해 우주 쓰레기를 수거하는 위성을 개발 중이다. 50㎏짜리 원통형 위성은 우주에 쏘아 올려진 이후 쓰레기 파편이 구름처럼 모여 있는 곳에서 폴리머 폼을 거미줄처럼 방출한다. 끈적끈적한 줄에 우주 쓰레기를 붙이고 지구 대기권으로 떨어지면서 쓰레기들을 태우는 방식이다. 이르면 2023년 발사를 목표로 한다.

유럽우주국(ESA)도 지난해 스위스 스타트업 클리어스페이스와 우주 쓰레기를 제거하는 계약을 체결했다. 클리어스페이스가 개발한 로봇은 4개의 팔을 뻗어 지구 위 800㎞에 있는 소형 위성 폐기물을 감싸 쥐고 대기권으로 진입해 소각한다. 목표는 2025년이다. 영국 서리대 연구진은 우주정거장 근처에서 그물을 발사해 우주 쓰레기를 수거하는 실험에 성공했고, 일본의 아스트로스케일은 자석으로 우주 쓰레기를 끌어오는 청소위성을 개발하고 있다.

◇궤도 사용료 부과 제안도

우주 쓰레기 발생 자체를 줄이려는 연구도 나왔다. 지난 2월 미국 항공우주기업 노스럽 그러먼이 만든 위성 ‘MEV-1’은 지구 상공 3만6000㎞ 위에 떠있는 미국 통신위성인 ‘인텔샛901’에 접근해 연료를 주입하는 데 성공했다. 인텔샛901은 연료 부족으로 수개월 뒤 폐기될 예정이었다. 쓰레기로 전락할 뻔한 이 위성에 연료를 주입해 수명을 5년 더 늘린 것이다.

미국 미들베리칼리지와 콜로라도 볼더대 공동 연구진은 지난 5월 국제학술지 미 국립학술원회보(PNAS)를 통해 지구 궤도를 도는 모든 인공위성에 대해 ‘궤도 사용료’를 부과하자고 제안했다. 우주 공간은 인류의 공통 자산으로 현재 비용을 따로 받고 있지 않지만, 우주 쓰레기 방지를 위한 새로운 정책이 필요하다는 것이다. 연구진은 궤도 사용료를 매년 14% 인상해 2040년에는 위성 1기당 연간 23만5000달러(약 2억8000만원)를 부과하자고 했다. 연구진은 “궤도 사용료는 우주개발의 잠재적 위험성인 우주 쓰레기를 줄일 수 있게 해 2040년이 되면 우주 관련 산업의 가치가 지금보다 4배 이상 높아질 것”이라고 했다.

우리 정부도 지난 7월 ‘우주 쓰레기 경감을 위한 우주비행체 개발 및 운용 권고안’을 내놓았다. 권고안에는 위성·발사체의 파열을 최소화할 설계나 충돌 위험 발생 때 회피할 수 있는 기술 등 위성·발사체의 개발·운용에 적용할 기술적 내용이 담겼다. 과학기술정보통신부는 “지금은 권고안이지만 중장기적으로 우주 선진국처럼 쓰레기를 포집하는 기술 등을 개발해나갈 계획”이라고 밝혔다.  ?