우주시대의 도래 박영숙 유엔미래포럼대표 9-10월호 KRISS 기고문
1960년대에서 1980년대까지 우주비행은 국가의 권위, 정치적 상징이었다. 하지만 지금은 국가의 힘을 보여주는 상징이 더 이상 아니다. 많은 사람들이 하이테크와 나노 바이오기 아이폰 아이패드 기술에 더 심취한다. 1957년 소련의 스푸트닉의 우주선 발사, 1969년에 달에 아폴로 착륙, 2004년과 1997년의 화성에서 전송된 멋진 사진, 그 후 컬럼비아우주선의 폭파 비극으로 이어진 우주선개발은 사치스러운 비용과 이루어지지 않은 약속 등으로 미국 나사의 우주선발사는 종지부를 찍는 듯하다. 미국의 우주왕복선 사업이 2011년 7월 8일 아틀란티스호를 끝으로 30년의 역사를 마감함에 따라 우주왕복선 사업의 패권은 러시아 혹은 중국이 가 될 수도 있겠다. 미국이 우주왕복선을 한 번 발사하는 데에 드는 비용은 평균 4억5000만 달러, 최대 15억 달러다. 소유스 발사비용 3750만 달러의 12배다. 재정적자의 오바마 행정부가 우주왕복선 프로그램을 중단하게 된 이유이다. NASA는 이미 2016년까지 소유스 왕복선 46개 좌석을 구매하는 계약을 체결했다. 하지만 NASA가 2016년 '우주택시'를 상용화하는 계획을 추진하고 있고 상업용 우주선 프로그램 개발을 위해 지난 4월 5개 민간사업자에게 2억6930만 달러를 지원했다. 우주식민지에 대한 두 나라의 경쟁은 지속될 것이다.
미 항공우주국(NASA)은 앞으로 국제우주정거장(ISS)을 오갈 때마다 러시아의 1회용 소형 우주선 소유스를 1인당 5100만 달러(약 540억 원)를 내고 사용하게 된다. 우주산업의 상당 부분은 민간 기업들로 넘어가고 또 상품화되는데, 우주정거장 유지, 화물 운송용 상업 로켓을 개발한 스페이스X사, 대기권 밖에서 무중력 유영을 체험하는 우주 관광 상품을 개발한 버진 갤럭틱이 있다. 조지 무서 우주과학자는 민간 우주비행이 번창하면 우주호텔, 렌터카 회사가 생길 것이라고 예측했다. 민간업체인 록히드 마틴이 NASA와 협력, 오리온을 개발하고 있고, 보잉은 우주선을 개발 중이고 다양한 민간기업이 우주 정거장에 공급할 기술을 개발 중이다. 리처드 브랜슨 버진항공회장은 우주관광객에게 무중력을 체험할 수 있는 기회를 제공하겠다고 선언하고 있다.
NASA는 최후의 개척지인 우주개발을 상업화하고저한다. 민간연구소나 민간기업들이 대거 들어와 기술개발을 공동으로 실시하고자 한다. 나사가 가장 집중적으로 개발코자 하는 것이 바로 에너지개발인듯하다. 대중과 외부 전문가들과의 협력강조를 밝힌 카렌 톰슨, NASA의 존 F케네디센타 수석연구원은 우주에서 비행사들에게 지원하던 공기와 물 재활용방법, 이산화탄소로부터 산소를 만들어내는 기술은 특히 2014 년까지 75%의 산소 복구가 가능하고 이산화탄소에서 100% 산소 복구는 2019년이 되면 가능하다고 밝혔다. 이산화탄소를 산소로 바꾸는 것이 바로 미세조류이다. 또 승무원의 건강을 유지하는 방법, 비행사의 심리적 웰빙, 의료 인력의 제한상황에서의 의료행위, 육체적 정신적인 악 조건에 대한 의료기술, 방사선노출로 인한 백내장, 수면장애 및 우울증, 치과 응급치료 등 다양한 기술이 개발되어있다고 말했다.
다른 분야 기술개발이 진행된 것이 폐기물관리이다. 비행사들이 버리는 폐기물을 완벽하게 재활용하거나 소화를 해야만 하는 기술이다. 우주선에서의 세탁기능, 음식물제공능력 등의 기술이 개발되었는데, 셀프세탁이 가능하며 더 오래 입을 옷을 개발하였고, 새로운 의복은 부상 치료, 방사선 보호, 무세탁 기능, 무게감소, 향상된 유연성, 자동 옷 크기 조정 기능등 다양한 기술이 융합되어있다. 또무게를 50% 줄이는 식품포장기술을 가지고 있고, 5~10년 내에는 완벽한 배양육기술 확보, 좁은 우주선 기내 식품 공급, 식물재배기술을 개발하고 있다. 2001년 나사는 우주선에서 칠면조 줄기세포를 병균 배양하듯이 배양하여 칠면조고기를 만들어서 비행사들에게 공급하였다. 현재 이 기술은 네덜란드가 우위를 지켜 2012년부터 배양육 닭고기를 공장에서 생산하겠다고 발표한바 있다.
비행사들의 화장실에서의 배설물은 지난 30년간 알지 미세조류를 비행선에 동시에 싣고가서 더러운 물에다 미세조류를 넣어 물을 정화하고 미세조류가 만드는 바이오연료를 활용하고 짜고 남은 찌꺼기를 눌러 식량으로 재활용하는 방법을 사용하고 있다. 미세조류 알지는 석유의 원료이며 녹조류로 다양한 녹조류중 스피룰리나, 크로렐라등은 비타민 단백질 미네랄을 포함하여 기능식품 영양제로 활용되며 또 바이오연료도 생산한다. 석유고갈이 2025년에 온다는 예측으로 이 미세조류를 놀고 있는 공간 바다에서 비닐에 미세조류를 넣고 CO2와 폐수를 영양분으로 넣어 인류가 필요한 바이오연료을 대량생산을 연구하는 NASA 조나단 트렌트 박사가 방한하여 새만금, 충청남도 서산지역 등을 지목한바 있다. 김천세계기후변화종합상황실에서는 이 나사기술 미세조류를 대량생산중이다.
그 외에는 날씨나 지구의 움직임의 실시간 모니터링, 날씨예측, 태양의 방사선 측정, 우주선에 전자성능 향상, 24시간 날씨 모니터링 시스템의 기술이 확보되었다고 그렉 클레먼츠 존 F. 케네디 우주센터의 수석연구원이 밝힌다. OECD 국제미래포럼에서 제시한 우주개발의 비전은 미래에 부족할 물 관리, 해양자원에 대한 연구. 기후변화에 대한 연구 등이라고 밝혔다. 우주기술이 기후변화로 인한 심각한 지구촌 문제 중 일부를 해결할 수 있는 조사 및 정보제공에 중요하며, 물 관리, 해양 자원 및 해양 교통의 위치추적 및 이상 증상을 측정하고 모니터링 하여 기후변화의 결과를 위성시스템으로 제공해주는 기술, 현대 사회의 가장 중요한 통신 및 정보제공 인프라의 구성은 인류에 공헌하는 기술이 아닐 수 없다고 본다.
그러나 무엇보다 중요한 것은 그린 테크개발이다. 환경 친화적인 기술 향상은 우주선 발사의 중요임무였다. 우주선에 실린 물품과 기술을 보호하기 위해 필요하였고, 고체와 액체 연료의 형태를 활용하는 방법 등인데, 나사의 공헌은 우주선의 부식을 막기 위한 힘겨운 싸움이었다. 강철이나 우주선 피부나 자재의 부식은 지구촌의 중요한 인프라 손상이었으며 세계는 연간 2조 달러를 부식으로 물건이나 건물을 부수거나 재건설하여왔다. 2010 년 미국에서 부식으로 인한 수리비용이 연간 6천억이 드는데 이는 미국의 국내총생산 (GDP)의 4.2 % 정도이다. 하지만 나사는 높은 온도, 습도 및 바다에 우주선이 근접, 노출로 인한 부식으로부터 구조물 보존의 기술을 개발해왔다. 새로운 부식 방지, 탐지 및 부식 예방을 위하고 친환경적이며 독성물질을 완화하는 기술개발은 국가 비용절감에 효과가 있다고 주장한다.
우주선 발사와 위성기술개발로 인간은 통신혁명, GPS, 원격감지 및 지구관측서비스, 화성등 타 행성 탐색에 공헌하였고, 군사력 강화, 민간 우주선 발사로 이어지는 행로를 가고 있다. 앞으로도 30년간은 인간의 끝없는 공간확보 심리는 마젤란이 5대양 6대주를 탐사했듯이, 우주탐사를 지속하게 되는데, 우선은 군사기술로 개발될 우주공간, 민간인들의 주택이나 국가기관의 연구 활동을 할 민간공간, 상행위 즉 관광이나 호텔건설을 위한 상업 공간으로 나눠져서 개발이 진행될 것며, 이러한 연구개발이 국가의 지정학적인 개발 능력으로 국가위상이나 권력이 재편되며, 사회경제 개발로 우주에서 개발될 새로운 에너지자원 등으로 국가의 위상이나 부의 편차가 올 수 있으며, 가장 경쟁적인 분야는 에너지와 환경기술이 꽃이 피게 되는 공간이 우주공간이 된다. 우주태양광발전을 자국의 것으로 가지고 오는 전략을 가장먼저 밝힌 나라가 일본이며 2020년에 우주태양광발전을 시작하겠다고 밝힌바있다.
또 우주승강기(space elevator)시업이 부상하고 있다. 1895년 러시아 과학자 콘스탄틴 치올콥스키(Konstantin Tsiolkovsky)가 파리 에펠탑을 우주 공간으로 향하는 탑에 비유하면서 사용한 용어로 지구상에서 우주에 떠있는 정지궤도까지 케이블을 연결하여 우주정거장 부품과 화물, 관광객 등을 실어 나르는 케이블'을 말한다. 승강기를 타고 대기권 밖으로 나갈 수 있는 기술이다. 2000년 미국항공우주국(NASA)을 중심으로 개발이 시작되었고, 2007년엔 최대 난제였던 소재 문제가 '강철 강도의 10만 배'라는 탄소나노튜브가 개발되었다. 우주승강기 제조업체들이 수십 개가 설립되고, 우주승강기 프로젝트에 뛰어든 일본우주엘리베이터협회 (JSEA), http://jsea.jp) 가 창설되었다. JSEA의 우주승강기 프로젝트, 미국의 우주승강기 연구단체 스페이스워드재단(http://www.spaceward.org/charter), 유로스페이스워드(http://eurospaceward.org/)도 유럽지역에서 활발한 활동을 벌인다. 신소재 등장으로 급물살을 타는 우주승강기프로젝트는 실현 시점을 2020년 안으로 제시하고 있다. 국제우주승강기콘소시움 (Int‘l Space Elevator Consortium’s:ISEC)은 2011년 8월12일 우주승강기컨퍼런스를 개최하여 이 분야 모든 전문가들을 모으는데, 주제는 더 강한 탄소나노튜브이다. 이분야최고는 미국 신시내티대학교의 베슬린 새노브(Vesselin Shanov)박사이다.
우주엘리베이터 설치 성공은 인간 기술상 전례 없는 위업이 될 것이다. 지구 표면에서 기반을 둔 케이블이 수천 킬로미터에 달하는 우주에 가면서 다른 쪽 끝에 부착된 평형추와 균형을 맞추는 것이 이 우주승강기의 기본 계획이다. 외부 힘이 작용하지 않은 한 직진에선 속도를 계속 유지하려는 상태에 관한 물리학 이론 즉 관성이 케이블이 팽팽한 줄을 따라 계속 직선을 유지해 승강기가 지구궤도에 들어설 수 있게 한다. 상공에 이른 케이블은 결국 우주 궤도에 있는 위성 도킹 정류장까지 도달한다. 우주승강기가 사람과 물품을 우주까지 운송하게 되고, 핵폐기물 처리, 가정용 전력공급을위한 우주 태양열 판을 설치로 에너지생산의 최대대안이 된다고 본다. 기술은 원자재인 카본 나노튜브 개발을 가속시키는데, 카본 나노튜브는 경량에 철강의 케이블보다 180배 강한 장력, 우주 엘리베이터를 제작하는데 필요한 힘의 1/3, 1/4 정도 된다. 2020-2030년 사이에 엘리베이터에 사용할 강력한 힘을 가진 카본 나노튜브가 개발될 것이라는 예측이다.
