[송대리의 잇(IT)트렌드] 우주여행 시대 개막? 쓰레기부터 치웁시다

[IT동아]

전국 직장인, 그중에서도 열정 하나만으로 온갖 궂은일을 도맡아 처리하는 대리님들을 위한 IT 상식을 전하고자 합니다. 점심시간 뜬금없는 부장님의 질문에 난감한 적 있잖아요? 그래서 저 송대리가 작게나마 도움을 드리고자 합니다. 부장님, 아니 더 윗분들에게 아는 ‘척’할 수 있도록 정보 포인트만 쏙쏙 정리하도록 노력하겠습니다. 테슬라, 클럽하우스, 삼성, 네카라쿠배 등 전 세계 IT 소식을 언제 다 보겠어요? 지금 이 순간에도 피곤한 대리님들이 작게나마 숨 한번 쉴 수 있기를 희망합니다.

1. 아마존 설립자 제프 베조스가 우주여행 다녀왔다면서?

네, 지난 7월 20일이었죠. 제프 베조스를 포함해 민간인 4명이 우주여행을 갔다 왔는데요. 고도 100km 상공에서 중력이 거의 없는 미세 중력을 3분가량 체험한 후 복귀했습니다. 출발부터 귀환까지 걸린 시간은 11분 남짓이었구요. 이들이 탄 로켓은 블루오리진이라는 회사에서 만든 건데요. 베조스 자신이 2002년에 설립한 민간우주기업이죠. 제프 베조스는 아마존 CEO를 사임하면서 이 블루오리진에 집중하겠다고 밝힌 바 있습니다.

사실 베조스보다 먼저 자기가 세운 민간우주기업 우주선을 타고 우주여행을 갔다 온 억만장자가 있는데요. 바로 버진그룹 회장 리처드 브랜슨입니다. 지난 7월 11일이었죠. 버진 갤럭틱의 우주선을 타고 지상 88.5km 상공에서 4분 동안 미세중력을 경험하고 지구로 귀환하며 첫 민간 우주 관광 타이틀을 거머쥐었습니다.

2. 브랜슨 회장이 사실은 최초가 아니라는 얘기도 있던데?

첫 민간 우주여행, 첫 상업 우주 관광, 첫 개인 우주여행 등등 여러 표현을 하는데요. 정확하게 말하면 민간인이 민간 비행체로 우주에 간 게 처음이죠. 민간인이 우주에 간 것 자체는 처음이 아니거든요. 다만 이전에는 국영우주기업 비행체를 타고 갔었죠.

진짜 최초의 민간인 우주 여행객은 누구일지 찾아봤더니, 데니스 티토라는 미국 기업인이었습니다. 20년 전인 2001년 러시아연방우주국에 2,000만 달러(약 230억 원)를 내고 국제우주정거장(ISS)로 우주 관광을 갔어요. 그 이후에도 6명이 더 ISS에 다녀왔고요.

이렇게 국제우주정거장에 간 민간인이 총 7명 있었던 건데요. 이들은 러시아 소유스호를 탔었습니다. 러시아 연방우주국은 이런 식으로 우주관광 사업을 하다가 2010년에 그만뒀어요. 미국 항공우주국(NASA, 나사)의 우주왕복선이 2011년 퇴역한 이후 미국이 우주인들을 우주정거장에 보낼 때 소유스호를 이용했거든요. 미국 우주인들을 나르는 비용이 더 비쌌기 때문에 더 이상 민간인들을 받지 않았죠.

그러니깐 따지고 보면 ‘첫 민간 우주여행’이라는 표현이 애매한 면이 없잖아 있는 거죠. 그냥 ‘본격적인 우주 관광 시대를 열었다’ 정도로 보면 될 거 같아요. 이전에 우주정거장에 갔던 민간인은 손에 꼽을 정도였잖아요. 기회가 제한적이라 비용도 어마어마했고요. 그런데 앞으로 여러 민간우주기업이 본격적으로 우주 관광여행을 시작하면 접근성이 훨씬 높아지겠죠. 물론 여전히 가격은 억 소리 나오는 수준이지만요. 버진 갤럭틱 예약자가 600명이 넘었다고 하니 인기는 있는 거 같습니다.

3. 베조스랑 브랜슨은 ‘진짜 우주여행’이다, 아니다, 신경전을 벌이던데…의미 있는 논쟁이야?

맞습니다. 베조스가 고도 100km 이상부터가 우주이기 때문에 88km를 조금 넘긴 브랜슨의 비행은 우주여행이 아니란 식으로 깎아내린 건데요. 별로 의미가 있는 논쟁은 아닌 거 같네요. 어디서부터 어디까지가 지구 대기권이고, 우주인지를 나누는 기준이 다를 뿐이거든요. 유럽 국제항공우주연맹은 고도 100㎞를 지구와 우주의 경계로 보는데, 나사는 80㎞ 이상을 우주로 본다고 합니다. 고도 100km, 카르마 라인이라고 부르는 이 지점을 우주와 지구 대기권을 가르는 경계선으로 보는 게 좀 더 보편적이긴 합니다만 ‘카르마라인을 넘어야 우주’라고 완벽하게 합의된 건 아니에요.

제 생각에는 고도 80km도 충분하지 않나 싶어요. 어느 정도 높이인지 감이 안 오실까 봐 말씀드리자면, 국제선 비행기의 비행 고도가 10㎞ 정도더라고요. 그리고 저궤도 인공위성이 200~2,000㎞, 국제우주정거장이 400㎞, 허블 우주망원경이 550~600㎞예요. 가장 높은 건 천리안 위성 같은 정지궤도 위성이고요. 3만6000㎞입니다.

4. 우주여행 비용도 문제지만, 그거 말고도 넘어야 할 산이 많다면서?

로켓 발사가 환경에 미치는 악영향이 있다 보니, 우주산업이 해결하고 넘어가야 할 숙제가 있습니다. 로켓이 지구의 대기를 벗어나려면 엄청난 양의 추진 연료를 태워야 하거든요. 연료가 타는 과정에서 이산화탄소와 물, 염소는 물론 여러 화학물질이 오존층이 있는 성층권으로 직접 방출됩니다. 장거리로 이동하는 비행기 한 대를 이용할 때마다 승객당 1~3톤의 이산화탄소가 발생하는데, 4명이 탄 로켓을 발사하는 데에는 200~300톤의 이산화탄소가 발생한다고 해요. 문제는, 로켓이 성층권에 직접 이런 물질을 내뿜었을 때 환경에 어떤 악영향이 있을지 아직 인류가 가늠하지 못한다는 거죠.

우주 쓰레기 문제도 있는데요. 우주 청소부의 이야기를 다룬 영화 ‘승리호’ 보셨나요? 영화 속 이야기가 현실이 될지도 모르겠습니다. 지금 우주 쓰레기는 10cm 이상인 것들이 약 3만 4천 개 정도 있다고 하고요. 1cm 이상인 것들은 91만 개, 1mm 이상인 것들은 약 1억 3천만 개 이상 존재하는 걸로 추정된다고 합니다. 한 마디로 우주 쓰레기가 엄청 많이 있는 거죠. 지구 환경도 문제지만, 우주 환경도 문제인 상황입니다.

5. 영화가 그냥 나온 게 아니었군. 우주 쓰레기는 어떻게 발생하게 되는 거야?

대부분 수명을 다한 위성들입니다. 그 위성들끼리 부딪히면서 생기는 파편들이 또 쓰레기가 되는 거죠. 우주 발사체와 인공위성은 계속 늘고 있기 때문에 앞으로도 우주 쓰레기는 늘어날 것으로 전망입니다.

현재까지 올라간 인공위성은 다 합해서 1만 개가 넘는데요. 그중 현재 궤도 위에 돌고 있는 인공위성 개수는 약 7,000개, 실제 작동하는 위성은 약 2,000개라고 합니다. 1만 개 중 2,000여 개만 작동하고 있다니깐 나머지 8,000개는 다 쓰레기라는 소리죠. 한 가지 놀라운 건, 인류가 1만 개가 넘는 인공위성을 쏘아 올리는 데 60년이 넘는 시간이 걸렸는데, 그중 상당수가 한 업체가 최근 2년 사이 쏘아 올린 물량이라는 사실입니다. 미국 민간우주기업 스페이스X 얘기인데요. 스페이스X는 2019년 5월 첫 발사 이후 지금까지 위성을 1,500개 넘게 우주로 보냈습니다. 오는 2027년까지는 총 4만 개 이상을 발사할 예정이라고 하고요. 이렇게 많은 위성으로 뭘 하냐고요? 그건 조금 있다 다시 얘기하도록 하죠.

6. 우주 쓰레기가 앞으로 발사될 인공위성이나 우주여행에도 위협이 될까?

그렇다고 봅니다. 우주 쓰레기가 무서운 건 우주 공간을 무서운 속도로 질주하기 때문인데요. 충돌할 때 속도는 음속의 100배가 넘기도 합니다. 총알보다 수십 배나 빠른 속도죠. 영화 ‘그래비티’가 우주 쓰레기의 파괴력을 정말 실감 나게 보여주는데요. 큰 쓰레기는 물론이고 아주 작은 것들도 위력은 살인적인 수준입니다. 부딪히는 속도가 초속 10km라고 가정을 해보죠. 지름 1cm짜리의 알루미늄 구슬이 그 속도로 인공위성에 부딪힌다면, 충격량은 1.5톤짜리 승용차가 시속 50km로 부딪히는 충격량하고 맞먹는다고 합니다. 수류탄이 터져서 파편이 날리는 상황을 상상하시면 되겠네요.

그래서 이런 쓰레기를 해결할 우주 청소부 위성이 발사되기도 했습니다. 일본 우주 벤처기업 아스트로스케일에서 제작한 엘사-d(ELSA-d)라는 위성인데요. 이렇게 우주 청소부 위성을 발사한 건 민간기업으로서는 이곳이 처음이라고 해요. 2018년에 민간 회사가 아닌 영국 서리대 연구진이 우주 청소부 위성을 발사한 적은 있었거든요.

민간 회사까지 우주 쓰레기 청소에 나서게 된 건 그만큼 우주 쓰레기 문제가 심각하기 때문이라고 볼 수 있겠네요. 과거에는 1년에 평균 100개 정도의 인공위성이 올라갔다면, 앞으로 10년간은 매년 990개 정도가 올라간다고 합니다. 10년 이내 발사가 예정된 인공위성만 모두 약 5만 5,000 개라고 해요. 인류가 지금까지 쏘아 올린 양의 5배에 달하는 인공위성을 향후 10년 내에 더 쏘아 올리는 거죠.

7. 우주 쓰레기는 어떻게 치우는 거야? 빗자루로 쓸어 담는 건 아닐 테고…

방법이 다양하게 있더라고요. 세 가지 정도를 말씀드리자면, 첫 번째로 로봇 팔을 이용하는 방식이 있습니다. 로봇 팔이 달린 청소부 위성이 쓰레기를 붙잡아 지구로 떨어지는 겁니다. 그러면 대기권 진입 과정에서 위성이 우주 쓰레기와 함께 불타 사라지거든요. 별똥별처럼요. 물귀신 작전이라고 할 수 있겠네요. 간단한 기술이라 연구가 가장 앞서 있습니다. 대신 비싼 위성을 일회용으로 쓰는 거라 비용면에서 비효율적인 게 단점입니다. 보완책으로 일회용 위성을 여러 대를 대형 우주선에 실어서 발사 비용을 줄이는 방법이 있습니다.

두 번째로 투석기(Sling-Sat) 방식이 있는데요. 로봇팔 대신 위성 양쪽에 바가지가 붙어있는 형태입니다. 위성이 회전하면서 한쪽 바가지에 우주 쓰레기를 낚아챈 뒤, 원심력을 이용해 지구로 던집니다. 위성을 여러 번 사용 가능하다는 점이 장점이지만, 아직 아이디어 단계라고 합니다.

세 번째로 태양 돛단배(Solar Sail)라는 기술이 있습니다. 돛단배처럼 돛을 이용하는 건데요. 대신 바람이 아니라 햇빛에 밀려 움직이는 특수한 돛을 이용합니다. 이건 우주 쓰레기를 제거하는 방법이라기보다는, 수명이 다한 인공위성이 우주 쓰레기로 전락하는 걸 막는 방법이라고 할 수 있어요. 인공위성에 처음부터 초박막 섬유 소재 돛을 달아서 발사하면, 나중에 수명이 다했을 때 돛을 펴서 지구 대기권으로 떨어뜨릴 수 있거든요. 제작비용이 적게 들고 가볍다는 장점이 있지만, 돛을 펼칠 위치와 고도를 미리 정확히 계산해야 하는 게 어렵다고 합니다.

로봇팔 방식이나 투석기 방식은 공통적인 난제가 있습니다. 위험을 무릅쓰고 쓰레기에 매우 가까이 다가 가야하고요. 자전하는 쓰레기를 잡기도 어렵습니다. 안전하게 잡으려면 쓰레기와 똑같은 속도‧방향을 유지해야 하거든요. 이런 어려움을 피하는 방법도 있습니다. 우주에 극세사로 된 그물을 펼쳐서 쓰레기를 잡는 방식인데요. 2013년 유럽 우주국(ESA)에서 고장 난 대형위성 엔비셋(ENVISAT)을 잡으려고 2014년에 제안한 ‘우주 그물’ 방식입니다. 그물을 펼치면 지름 10m, 무게 8톤에 이르는 시내버스만 한 크기의 쓰레기도 무사히 붙잡을 수 있습니다.

8. 민간기업들이 우주 쓰레기 처리에 뛰어들었다는 건, 이걸로 돈을 벌 수도 있다는 거겠지?

그렇습니다. 민간기업이 순전히 환경만 생각해서 뛰어든 건 아니겠죠. 분명 돈이 되는 산업이니깐 움직이지 않았을까요? 실제로 우주 전문가들은 두 가지 산업이 가능하다고 보고 있습니다. 우주 쓰레기를 제거하는 일 말고도, 우주 쓰레기 발생 자체를 줄이는 일도 산업이 될 수 있다는 거죠.

예를 들어, 연료가 떨어진 위성에 연료를 보급하거나, 작동 불능 상태에 빠진 위성을 수리하는 겁니다. 위성 수명을 연장해서 쓰레기가 되는 걸 막는 거죠. 실제로 지난 2020년에 이런 일이 있었습니다. 인텔샛(Intelsat) 통신 위성이 고장 나서 자세를 잃고 궤도를 이탈하는 적이 있거든요. 이때 방산기업인 노스롭그루먼이 3만 6,000km 상공으로 서비스 위성을 발사해 위성을 살려내는 데 성공했죠. 앞으로는 이렇게 인공위성을 수리해주거나 연료 보급해 주는 그런 서비스를 제공하는 회사들도 많이 늘어날 것으로 전망을 하고 있습니다. 쓰레기를 치울 정도의 기술이면, 고치러 가거나 찾는 것도 충분히 가능하지 않겠냐는 거죠.

그리고 우주 쓰레기를 처리하는 기술은 국가안보 측면에서도 중요합니다 우주 쓰레기를 끌어안고 동귀어진 하는 기술, 레이저로 태워 없애거나 격추하는 기술은 뒤집어 보면 우주 무기나 다름이 없거든요. 쓰레기가 아니라 멀쩡한 인공위성에 이 기술을 쓰면 위성을 무력화하는 무기가 되는 거죠. 인터넷을 포함한 정보통신 기술과 위치 기반 기술, 정밀 유도 무기 모두 인공위성에 의존하고 있잖아요? 만약 인공위성이 무력화된다면 어떤 나라든지 경제적으로나 군사적으로나 큰 타격을 받을 수밖에 없겠죠.

9. 우주산업이라고 하면 아무래도 아직은 딴 세상 얘기 같단 말이지

꼭 그렇지만도 않습니다. 이미 우리 일상하고 밀접한 연관이 있다고 할 수 있겠네요. 조금 전에 위성이 무력화되면 문제점이 많이 발생한다고 했잖아요? 우주산업이 발전하면 일상에 미치는 영향은 지금보다 더 커질 겁니다. 대표적인 게 인터넷 통신망입니다.

지금은 5G 시대잖아요? 물론 저처럼 아직 LTE폰을 쓰는 분들도 계시지만요. 아무래도 5G에 불만이 많으신 분이 많으신 거 같아요. 속도가 생각보다 느리다고 비판도 많이 받고 소송도 일어날 정도니깐요. 5G는 주파수 대역이 높은 초단파를 이용하잖아요. 주파수가 높을수록 속도는 빠르지만, 파장이 워낙 짧아서 방해물 영향도 많이 받습니다. 중간에 나뭇잎 한 장만 있어도 속도가 느려진다는 말까지 나올 정도예요.

이렇게 5G 기술에 한계 때문에 기대보다 제 몫을 못하고 있으니깐 사람들이 발상 자체를 바꾸고 있습니다. 차라리 지구 방해물 영향을 안 받는 공중에서 인터넷 신호를 쏘면 되는 거 아니냐는 거예요. 이게 바로 저궤도 군집위성을 활용한 6G 통신의 기본 발상입니다. 지구 저궤도를 소형 위성으로 촘촘하게 덮어서 우주 인터넷망을 구축하는 거죠.

우주 인터넷을 추진하고 있는 대표적인 회사가 바로 일론 머스크의 스페이스X입니다. 아까 스페이스X가 지금까지 위성 1,500개를 쐈다고 했잖아요? 이게 바로 ‘스타링크’라는 차세대 우주 인터넷을 위한 겁니다. 그런데 저궤도 군집위성이라는 건, 군집이라는 말에서 알 수 있듯이 엄청나게 많은 위성이 필요해요.

그래서 필요한 게 로켓 발사 비용을 줄이는 기술입니다. 이걸 위해서 스페이스X가 만든 게 재활용 로켓이에요. 아마 뉴스 같은 데서 스페이스X의 로켓이 지상에 착륙하는 영상을 보신 적 있으실 거예요. 원래 로켓이라는 건 한 번 쓰고 버리는 일회용이거든요. 그런데 스페이스X의 재활용 로켓은 지상으로 거꾸로 역추진해서 귀환하는 방식입니다. 이런 방식으로 실제 로켓을 최대 10번까지 재사용했다고 하니 놀랍죠.

게다가 한 번 발사할 때 위성 하나만 싣고 가는 게 아니라 한 번에 소형 위성 수십 대를 싣고 가는데요. 스페이스X는 한 번에 60개 정도를 들고 갑니다. 지난 1월에는 역대 가장 많은 143개를 한 번에 실어 나르기도 했고요. 단순하게 계산해보면 로켓 하나를 열 번 재활용하면 하나당 600대에서 1,430대까지 우주로 보낼 수 있는 거죠.

10. 우주 인터넷을 추진하는 곳이 스페이스X 말고도 있어?

물론 스페이스X 외에도 많은 기업이 준비하고 있습니다. 아마존도 ‘프로젝트 카이퍼’라는 걸 하고 있는데요. 총 3,236개의 위성을 지구 저궤도로 보내서 초고속 우주 인터넷망을 구축한다는 계획입니다. 중국이나 영국에서도 우주 인터넷을 준비하고 있다고 합니다. 우리나라도 우주 인터넷에 도전하려는 움직임은 있는 것 같은데 아무래도 다른 나라에 비해서는 조금 뒤처져 있는 상황입니다.

계속 이런 추세가 이어지면 위성들이 지구를 에워싸게 되지 않을까 싶은데요. 지금보다 훨씬 더 촘촘하게요. 그러면 우주 쓰레기 문제도 지금보다 더 구체적이고, 획기적으로 해결하는 방안이 나와야 하겠죠.

이런 생각도 듭니다. 우주를 놓고 자리싸움이 벌어지지 않을까… 우주에 토지 계약서가 있는 것도 아니니깐, 나중에 문제가 될 가능성이 분명 있겠죠. 우주 패권을 둘러싸고 여러 기업과 나라가 치열하게 경쟁하는 시대가 머지않은 듯합니다.

송태민 / IT전문가

스타트업부터 글로벌 대기업까지 다양한 경험을 지니고 있다. 현재 KBS 라디오 ‘최승돈의 시사본부’에서 IT따라잡기 코너를 담당하고 있으며, '애플워치', '아이패드 미니', '구글 글래스' 등의 국내 1호 구매자이기도 하다. 그는 스스로를 IT 얼리어답터이자 오타쿠라고 칭하기도. 두 딸과 ‘루루체체 TV’ 유튜브 채널, 개그맨 이문재와 ‘우정의 무대’ 유튜브 채널을 운영하고 있다. '어비'라는 닉네임으로 활동 중이며, IT 전문서, 취미 서적 등 30여 권을 집필했고, 음반 40여 장을 발표했다.

정리 / IT동아 권택경 (tk@itdonga.com)