韓國 最初로 宇宙 空間을 舞臺로 삼은 SF映畫 ‘勝利號’는 宇宙 쓰레기 淸掃船에 搭乘한 船員들의 이야기다. 科學界에서 宇宙 쓰레기에 對한 定義는 깔끔하다. 그저 宇宙에 存在하는 人爲的 쓰레기다. 宇宙 空間에 存在하는 雜동사니를 통틀어 宇宙 物體라고 부르는데, 이 中에서 彗星이나 小行星 殘骸처럼 自然的으로 發生한 녀석들을 除外한 나머지 모두가 宇宙 쓰레기다. 사람이 많아질수록 길바닥에 쓰레기가 늘어나는 것처럼 宇宙 쓰레기는 大部分 人類가 宇宙로 나가기 始作하면서부터 생겨났다. 

‘勝利號’에서는 宇宙 쓰레기가 꽤 값진 資源으로 描寫된다. 하지만 映畫는 映畫일 뿐, 實際는 그렇지 않다. 只今도 地球 周圍에는 壽命을 다한 人工衛星과 버려진 로켓 껍데기, 腐蝕된 機械裝置, 太陽電池板 彫刻 等 多樣한 殘骸物이 떠다닌다. 宇宙 쓰레기의 價値를 論하기에 앞서 이것들이 우리에게 얼마나 危險한 存在인지를 알 必要가 있다. 

宇宙 쓰레기는 期待만큼 느긋하게 돌지 않는다. 이것들이 地球 軌道를 도는 速度는 秒速 8㎞이다. 發射된 銃알 速度가 普通 秒速 1㎞에 살짝 못 미친다고 봤을 때, 宇宙 쓰레기의 回轉 速度는 銃알보다 8倍 以上 빠르다. 宇宙 쓰레기가 아무리 작고 가볍다고 해도 無視할 수 없다. 甚至於 셀 수 없을 만큼 많은 宇宙 쓰레기가 同時에 돌고 있다. 或是라도 부딪치면 그 衝擊이 엄청날 수 있다. 눈곱만 한 크기의 쓰레기도 野球選手가 던지는 공의 世紀와 맞먹는다. 豌豆콩 크기 程度 되면 銃알을 맞는 것과 같은 怪力을 發揮한다. 손바닥 크기 程度라면? 時速 200㎞로 달리는 大型 트럭과 부딪치는 것과 같다. 實際로 國際 宇宙停車場의 窓門이 콩알만 한 宇宙 쓰레기 때문에 깨져 80餘 張이나 交替해야 했다.

宇宙 쓰레기 맞으면 死亡할 수도

上空의 宇宙 物體가 永遠히 날아다니면 多幸이겠지만, 언젠가는 地上으로 떨어진다. 自然的으로 만들어진 얼음덩어리는 大氣圈에서 타서 없어지지만, 宇宙 쓰레기는 그렇지 않다. 이것들은 人爲的으로 만들어진 人工 物體로, 언제나 目的은 宇宙로 向하는 것이다. 로켓이나 衛星이 目標 軌道에 安全하게 到達하려면 반드시 大氣圈을 通過해야 한다. 다시 말해 溫度가 數千 度까지 올라가는 大氣圈에서도 버티게끔 設計돼 있다. 甚至於 그 狀況을 이미 한 番 겪었다. 듣기 힘든 騷音도 繼續 듣다 보면 익숙해지는 것처럼, 地球로 돌아오는 宇宙 쓰레기들은 大氣圈이 견딜 만하다. 實際로 過去 地上으로 떨어진 宇宙 쓰레기로 被害가 發生한 적이 있다. 

1960年代 쿠바 한 牧場에서는 젖소들이 宇宙 쓰레기에 맞아 死亡한 事件이 있었다. 또 日本에서는 船舶에 타고 있던 船員들이 宇宙 쓰레기를 맞아 다쳤다는 記錄이 있다. 1997年 로티 윌리엄스라는 美國 女性은 衛星에서 떨어져 나온 宇宙 쓰레기 때문에 어깨를 다쳤다. 2003年에는 컬럼비아 宇宙往復船에서 떨어진 水素 貯藏 탱크와 비슷한 物體가 美國 텍사스州 닭 農場에 墜落한 事件도 있었다. 2008年 퀸즐랜드주 南西部 農場에서는 한 農夫가 로켓 部品을 發見하기도 했다. 比較的 最近인 2009年에는 英國의 한 家庭집 지붕을 뚫고 宇宙 쓰레기로 推定되는 시커먼 金屬 덩어리가 墜落했는데, 40年 前 아폴로 12號를 싣고 發射된 로켓의 燃料桶人 것으로 밝혀졌다. 年間 대충 80t 以上의 宇宙 쓰레기가 地球로 돌아온다. 大部分 바다에 떨어지지만 그렇지 않은 境遇도 많다. 



墜落하는 宇宙 쓰레기보다 더 深刻한 것이 있다. 1978年 美國航空宇宙局(NASA)에서 일하던 科學者 도널드 케슬러는 宇宙에서 벌어질 最惡의 시나리오를 만들었다. 實際로 이런 狀況이 벌어질까 不安에 떨던 사람들을 두고 ‘케슬러 症候群’이라 부르기도 했다. 2013年 開封한 SF映畫 ‘그래비티’의 導入部가 바로 케슬러의 시나리오를 바탕으로 한 것이다. 人工衛星 하나가 다른 衛星과 衝突하면서 宇宙 쓰레기가 만들어지고, 이것들이 連鎖的으로 衝突해 地球 周圍가 온통 宇宙 쓰레기로 뒤덮이게 된다는 이야기다. 이 境遇 人類는 두 番 다시 宇宙 空間에 衛星을 쏘아 올릴 수 없게 되고, 現在 우리가 누리는 모든 衛星 技術도 하루아침에 사라질 수 있다는 것이다. 勿論 課長이 甚한 시나리오이긴 하지만, 現在 地球 周圍를 돌고 있는 宇宙 쓰레기量은 約 1億7000萬 個이며 무게는 7000t 以上 된다. 

宇宙 쓰레기 處理는 通常的인 쓰레기 處理 方式과 差異가 있다. 普通 쓰레기는 分子 單位로 完全히 소멸시키거나, 새로운 形態로 再活用한다. 하지만 宇宙 쓰레기는 自體를 處理한다기보다 차지하고 있는 空間을 비우는 데 意味가 있다. 이를 위한 方式은 크게 ‘任務 後 廢棄’(Post-Mission Disposal: PMD)와 ‘能動 殘骸 除去’(Active Debris Removal: ADR)로 나뉜다. PMD 方式은 壽命이 다하면 電磁氣 밧줄을 내리거나 風船을 膨脹시켜 發生하는 힘으로 自進해 자리를 비켜주는 것이다. ADR 方式은 淸掃 衛星처럼 다른 무언가가 쓰레기에 다가가 손을 쓴다. 한 番에 한 개냐 여러 個냐에 따라, 그리고 接觸式이냐 非接觸式이냐, 미느냐 당기느냐에 따라 除去 方式도 다르다. 

宇宙 쓰레기에 레이저나 電子빔을 쏴 맞히거나, 폴리머 系列의 거품을 噴射해 무게 臺 面積 비를 늘려 墜落시키는 方法도 硏究 中이다. ‘自殺 衛星’으로 불리는 것도 있다. 宇宙 쓰레기에 달라붙어 落下傘처럼 돛을 펼친 뒤 太陽風을 利用해 速度를 줄이면 高度가 漸次 낮아져 大氣圈으로 떨어지는 方式이다. 미리 太陽 돛(solar sail)을 달고 올라가면 任務를 마친 後 自進 廢棄도 可能하다. 

그물이나 작살을 利用해 江가에서 물고기를 잡듯이 宇宙 쓰레기를 捕獲할 수도 있다. 最小限의 燃料로 많은 宇宙 쓰레기를 除去하는 技術은 美國 텍사스A&M臺 硏究팀에서 開發하고 있다. 透析器처럼 생긴 衛星이 宇宙 쓰레기가 지나다니는 길목을 지키고 있다 날아오는 宇宙 쓰레기를 砲手처럼 바구니로 받아내고, 받아낸 宇宙 쓰레기의 速度를 利用해 回轉하다 다른 宇宙 쓰레기를 다시 送球하는 方式이다. 遠心力을 氣가 막히게 利用해 效率性은 높지만, 잘못 받다 失手로 바구니가 부서지면 더 많은 宇宙 쓰레기가 생길 수 있다.

各國에서 宇宙 쓰레기 處理 技術 開發 中

最近 여러 나라가 宇宙 쓰레기 處理 問題에 팔을 걷어붙이고 있다. 日本 宇宙航空硏究開發機構(JAXA)는 自國 벤처企業 ‘애스트로스케일(Astroscale)’과 함께 宇宙 쓰레기 淸掃 試演을 위한 로봇 衛星을 發射한다고 밝혔다. 두 臺의 宇宙船은 宇宙로 올라간 뒤 톰과 제리처럼 쫓고 쫓기는 追跡게임을 통해 도킹과 解除를 反復하며 宇宙 쓰레기 淸掃의 可能性을 보여줄 計劃이다. 러시아 宇宙 스타트업 ‘스타트로켓(Start Rocket)’ 亦是 날씬한 사람 程度(藥 50㎏) 무게의 圓筒形 淸掃 衛星을 準備 中이다. 宇宙로 올라간 이 衛星은 宇宙 쓰레기 密集地域에서 끈끈한 物質을 스파이더맨의 거미줄처럼 放出한다. 以後 뒤엉킨 宇宙 쓰레기들과 淸掃 衛星은 함께 地球 大氣圈으로 떨어지면서 崇高하게 불타오를 豫定이다. 스위스 스타트업 ‘클리어스페이스(Clear Space)’가 開發한 로봇은 팔을 4個 갖고 있는데, 各各의 팔로 宇宙 쓰레기를 붙잡아 大氣圈에서 處理하게 된다. 核心 技術이 豫定대로 作動돼 宇宙 쓰레기를 成功的으로 處理한다면 앞으로 유럽宇宙局(ESA)을 비롯한 國家 次元의 汎世界的 硏究機關에서 이러한 서비스를 購買해 使用할 것이다. 

只今까지 이야기로는 마치 宇宙 쓰레기가 宇宙 探査를 妨害하고, 우리의 安全을 威脅하는 惡辣한 存在처럼 여겨질 수도 있다. 하지만 確實한 건 쓰레기는 罪가 없다는 點이다. 비록 只今은 地球를 威脅하는 存在로 여겨지지만, 宇宙 開發 初期만 해도 이들은 人類를 救援할 最尖端 英雄이었다. 但只 時間이 흘러 用處가 사라지고 殘骸만 남았을 뿐이다. 가까운 未來에 映畫 ‘勝利號’처럼 자유롭게 宇宙 쓰레기를 回收할 날이 올지도 모른다. 숨이 끊어지기 直前까지 人類를 위해 最善을 다한 조각들을 敬虔한 마음으로 收拾하는 姿勢가 必要하다.

_{軌道는… 연세대 天文宇宙學科 學部 및 大學院을 卒業하고 韓國天文硏究院 宇宙監視센터와 연세대 宇宙飛行制御硏究室에서 勤務했다. ‘軌道’라는 藝名으로 팟캐스트 ‘課長窓’, 유튜브 ‘안될과학’과 ‘투머치사이언스’를 進行 中이며, 著書로는 ‘軌道의 科學 虛勢’가 있다.}