위성들은 수명이 다하면, 위성들은 궤도를 돌다가 서로 부딪히거나 다른 길로 들어가서 우주 쓰레기가 될 것입니다. 여기서는 우주 쓰레기의 현재 상황과 문제들 그리고 그것을 해결하는 방법, 그리고 현재 각 나라들이 어떤 대책을 갖고 있는지 살펴볼 것입니다.
우주 쓰레기 현재 상황
인간은 점차적으로 지구의 환경을 오염시키는 주범이 되어가고 있습니다. 그리고 이 문제는 연쇄적으로 또 다른 문제를 야기하고 이제는 인류를 위협하는 사건들을 만들어 내고 있습니다. 이제껏 지구 환경을 오염시킨 인간이 이제 또 한 번 오염시킬 다른 장소가 생겼습니다. 바로 우주 공간입니다. 우주는 무한한 공간이기 때문에 문제가 없다고 생각한다면 그것은 잘못된 판단입니다. 우리가 실제로 우주 쓰레기라고 부르는 것은 우리가 쏘아 올린 인공적인 물체이기 때문입니다. 이 물체들은 멀리 가지 않고 지구 주위를 맴돌거나 지구로 떨어질 수 있고 적어도 이번 세기 안에 인류를 위협할 것으로 판단됩니다. 인류가 최초로 쏘아 올린 러시아에서 발사된 최초의 위성인 스푸트니크 1호 이후로 인간은 약 8,000여 개의 위성을 발사했습니다. 이 모든 것이 현재까지 작동할리는 만무하고 기능적으로 멈춘 위성들이 서로 충돌하고 파편이 되어 약 100조 개의 작은 쓰레기 조각들이 움직이고 상공에서 돌아다니고 있다고 합니다. 이런 우려를 인지하고 있는 과학자들은 가까운 미래에 지구 저궤도에 100만 개에 달하는 위성이 있을 수 있다고 말하면서 지금부터라도 우주 공간 사용에 관한 법을 강화할 필요성을 제기했습니다. 국제 위성을 관리하는 책임이 있는 ITU에 따르면, 현재 미국에는 약 5,000개의 스페이스 X 위성이 있고, 영국에는 630개의 원웹 위성이 있고, 프랑스 우주 회사인 ESPACE가 추진하는 르완다의 시나몬-937 계획은 33만 개의 위성을 저궤도로 발사할 계획을 제출했다고 합니다. 물론, 이것은 과열된 경쟁으로 인한 가짜 발사 계획을 포함하고 있지만, 분명한 것은 우주 네트워크 사업을 선점하려고 하는 국가들과 국제적인 회사들 사이에 전쟁이 시작되었다는 것입니다. 만약 그렇게 많은 위성이 발사된다면, 우리는 심각한 문제들을 가질 수 있습니다. 아마도 주파수는 방해를 받을 것이고, 잦은 물리적 충돌은 국제적인 문제로 변할 것이고, 우주 쓰레기 위성 조각들이 지구로 추락한다면 인류의 생명이 위협받게 될 것이며 파편들과 우주 방사선이 섞인 물체들이 지구로 떨어진다면 지구의 생태계는 오염될 수 있을 것입니다.
우주 쓰레기 해결 방법
현실적으로 다가온 우주 쓰레기의 문제점을 규명한 우주 선진국들은 그것을 처리하기 위한 방법을 연구하기 시작했습니다. 지금까지 우주 쓰레기 처리 기술은 크게 세 가지로 분류되었는데, 첫 번째는 폐기물을 사전에 차단하려는 노력입니다. 그것은 국제적인 규칙을 만들기 위해 우주 쓰레기를 만드는 회사들에게 벌금이나 제재를 부과하고, 미래의 우주 쓰레기를 예방하기 위해 신중한 처리를 요구하고 있습니다. 예컨대 미국 연방 통신 위원회는 2002년에 에코스타-7을 발사한 것에 대해 미국의 첫 위성 케이블 방송인 디시 Network에 15만 달러의 벌금을 부과했습니다. 에코스타-7이 위험한 충돌로 지구 주위를 돌고 있고, 연료 손실로 인해 기본 계획과 거리가 멀어지고 있으며, 다른 위성들과 충분한 거리를 유지하지 못하고 있기 때문입니다. 반면에, 사전적인 예방 조치 이외에, 스스로 쓰레기를 잡거나 레이저로 먼 거리에서 궤도를 변경하여 지구 대기권으로 내려보내 연소시키는 두 번째 방법이 있습니다. 이것은 우주 청소기처럼 개발된 로봇 팔로 쓰레기를 잡아서 폐기물을 처리하는 것도 현실적인 해결책입니다. 물론 현재 100조 개의 작은 쓰레기들을 일일이 잡아내는 것은 무리가 있지만 추락 시 지구환경의 위협을 가할 수 있는 중량감 있는 쓰레기를 처리하는데 아주 효과적입니다. 마지막 세 번째는 위성잔해물에 대한 내용이 아닌 발사체 미사일에 대한 처리 방안인데 즉 미사일의 잔해물을 태워버리지 않고 그것을 모아서 다른 목적의 자원으로 사용하는 것입니다. 독일에서는 오빗 리사이클링이라는 계획을 만들었는데 이것은 발사 임무 이후 폐기물로 전락할 수밖에 없는 로켓의 상단을 달로 가져가 그 안에 있는 알루미늄을 재활용하는 것입니다. 앞으로 수십만 개의 로켓이 쏴 올려질 계획이라면 이런 계획도 충분히 효과를 볼 수 있을 것이라고 생각됩니다. 우리 인류의 역사를 돌아보면, 기술이 발전함에 따라 항상 많은 부작용이 있어 왔습니다. 그리고 인류는 그것들을 하나하나씩 해결해 가며 발전했습니다. 이제는 우리 인류가 우주 쓰레기 문제에 대해 생각해 볼 때이고 어떻게 국제적으로 표준화하고 통제할 것인가에 대한 문제를 해결해야 될 시점이 되었습니다.
각국의 우주 쓰레기 해결 대책
우주쓰레기를 3가지 크기로 분류하자면 10㎝이상의 물체는 약 4만여 개, 1㎝부터 10㎝까지의 물체는 100만여 개, 그리고 1㎝이하인 물체는 약 1억 3천만 개나 된다고 합니다. 1㎝이하인 물체라도 우주에서 빠르게 날아다니기 때문에 이것이 위성이나 우주인을 공격하면 파괴력이 엄청나게 큽니다. 때문에 우주 선진국들은 자국의 위성을 보호하기 위해서라도 서둘러 우주쓰레기 청소 기술을 개발하기에 나섰는데 이 분야에 선두그룹에 가까운 나라 일본이 자리하고 있다. 일본이 기업인 아스트로스케일은 민간 기업으로는 처음으로 2021년 청소용 실험 위성인 엘사-d를 발사했고 청소용 위성을 쓰레기화된 위성과 결합하는 실험에 성공한 바 있습니다. 엘사-d의 청소 핵심 기술을 자석인데 로봇 팔에 설치된 자석의 자력으로 우주쓰레기를 끌어모은 뒤 지구 대기권에 같이 하강하여 불타 없어지는 방식을 취하고 있습니다. 또한 일본의 통신 위성기업 스카파는 레이저를 쓰레기에게 발사헤 궤도에서 떨어뜨리는 기술을 개발하고 있는데 이러한 처리 방법은 스카파가 처음이라고 합니다. 유럽우주국 2020년부터 클리어스페이스-1이라는 계획을 수립했는데 이는 일본의 엘사-d와 유사한 방법으로 4개 로봇 팔이 달린 위성을 쏘아 올려 우주쓰레기를 포획해 대기권으로 끌고 와서 불태우는 방법입니다. 그러나 일본보다는 4년 늦게 2025년에 수거를 시작할 예정이라고 합니다. 이외에 러시아기업인 스타트로켓은 거미줄 모양의 접착망을 통해서 우주쓰레기를 붙여 모으는 기술에 이미 성공했으며 끈끈한 물질인 폴리머 폼을 발사해 우주쓰레기가 달라붙게 한다는 계획입니다. 중국은 우주쓰레기를 지구로 데리고 와서 대기권에서 불태우는 방식이 아닌 지구 밖으로 던져버리는 방식입니다. 우리나라에서도 한국항공우주연구원에서 로봇 팔이 부착된 위성 개발을 추진 중이며 현재 수명이 다 된 우리 별 2호를 시범처리하는 게 목표라고 합니다. 우주쓰레기는 우주선진국일수록 치워야 되는 양이 많기에 기술개발도 더 빨리 진행될 수 있을 것 같습니다. 우주쓰레기 처리사업도 나름의 블루오션으로 독자적인 기술력을 먼저 확보하는 나라에서 앞으로 엄청나게 많아질 쓰레기 처리건을 도맡아 해결하리라 보이기에 우리나라에 적극적인 참여와 기술발전을 기원해 봅니다. 우주 쓰레기를 크기를 기준으로 하여 세 가지로 분류하면 다음과 같습니다. 먼저 10cm 이상의 물체는 약 4만 개가 있고, 다음으로 1cm에서 10cm 미만의 물체는 약 100만 개가 있으며 1cm 미만의 물체는 약 1억 3천만 개가 있다고 합니다. 우리 인류에게는 1cm 미만의 작은 물체도 위협적인데 이런 물체들도 우주에서 빠르게 날기 때문에 만약 그것이 위성이나 우주 비행사를 공격한다면 엄청난 피해를 입힐 수도 있습니다. 때문에 우주에 많은 위성들을 보유하고 있는 선진국들은 이미 자국의 위성을 보호하기 위해 우주 쓰레기를 청소하기 위한 노력을 서두르고 있는데 이 분야의 선두 그룹은 일본을 꼽을 수 있습니다. 일본의 우주 관련 회사인 애스트로스케일은 2년 전 민간 기업 최초로 청소 실험 위성인 엘사 d를 발사했고, 쓰레기가 가득한 위성과 청소 위성을 결합하는 실험을 성공적으로 마쳤습니다. 참고로 엘사-d의 핵심 청소 기술은 자석인데 이것은 우주 쓰레기를 로봇 팔에 장착된 자석으로 끌어 지구 대기권으로 함께 내려와 태워서 없애는 프로세스를 가지고 있습니다. 또한 일본의 통신 위성 회사인 스카파는 레이저를 쓰레기에 발사해서 궤도에서 떨어뜨리는 기술을 개발하고 있는데, 이는 이 회사가 처음이라고 합니다. 반면에 2020년부터 유럽 우주국은 우주 쓰레기를 포획하여 대기권으로 끌고 가 불태우기 위해 4개의 로봇 팔이 달린 위성을 발사했습니다. 또한 일본의 엘사 d와 비슷한 방법인 클리어스페이스-1을 발사할 계획이라고 합니다. 하지만 수거는 일본보다 4년이나 늦은 2025년에 시작될 예정입니다. 이외에도 러시아 회사인 스타트로켓은 이미 거미줄 모양의 접착 네트워크를 통해 우주 쓰레기를 수거하는 데 성공했고, 끈적한 물질인 폴리머 폼을 발사할 계획인데 이것은 우주 쓰레기가 달라붙게 하는 기술이라고 합니다. 중국도 우주쓰레기 관련 기술을 보유하고 있는데 이것은 우주 쓰레기를 지구로 가져와 대기권에서 불태우는 것이 아니라 지구 밖으로 버리는 기술이라고 합니다. 한국에서도 한국항공우주연구원이 로봇 팔이 달린 위성의 개발을 추진하고 있으며, 위성이 처리할 첫 번째 목표는 현재 사용이 만료된 우리 별 2호라고 합니다. 아마도 위성을 많이 보유한 선진국에서 우주 쓰레기를 처리할 기술을 더 빠르게 개발할 것이라고 생각되지만 우리나라 역시 과학선진국으로 별도의 우주 쓰레기 청소분야에 독자적인 기술과 아이디어로 앞으로 처리된 엄청난 수의 폐기물 처리사건과 사업에 도전할 수 있을 것이라 판단됩니다. 앞으로 우리나라도 적극적으로 기술 개발에 참여했으면 좋겠습니다.