중력제로아닌 체감못하는 상태
미래 우주공간 활용할 기술키워야

지난 19일은 대한민국 최초의 우주인 이소연 박사가 열흘간의 우주여행을 마치고 지구로 귀환한 지 3주년이 되는 날이었다. 당시 소유스 우주선은 기계선과의 분리에 문제가 있어 중력에 따라 탄도 비행으로 귀환하는 바람에 예상 착륙 지점으로부터 400㎞나 벗어났고 착륙 시 큰 충격을 받았다. 우주인들이 로켓을 타고 우주로 발사될 때도 하늘로 향해 중력을 이기며 가속해야 하기에 몸에 큰 중력을 받는다. 따라서 우주복과 우주선 의자는 이를 견딜 수 있도록 개인별로 특별히 제작된다. 

백홍열 항공우주연구원 연구위원

그러나 아이러니하게도 일단 중력을 이기고 우주로 진입하면 우주선 내부는 무중력 상태가 된다. 대부분의 우리 국민은 도킹에 성공한 소유스 우주선으로부터 사뿐히 날아 국제우주정거장으로 솟아오르는 이 박사를 기억할 것이다. 그리고 무중력 상태에서 자유롭게 움직이고 날아다니는 이 박사를 보며 비로소 한국 최초의 우주인이 탄생했다는 사실을 눈으로 확인할 수 있었다.

이렇게 무중력은 우주의 상징이고 또한 우주로 가는 목적이기도 하다. 사실 국제우주정거장을 만든 이유도 무중력을 이용해 미래 신기술을 개발하고 이에 필요한 우주실험을 하기 위해서다. 예를 들면 무중력 상태에서 물체를 녹이면 완전한 구 형태가 되기에 초정밀 베어링도 손쉽게 만들 수 있다. 이 박사가 우주에서 수행한 18가지 실험 중 하나인 제올라이트 시험은 무중력 상태에서 더 완전한 결정을 만들 수 있다는 사실을 확인했다. 일부에서 지구에서는 불가능한 암 치료제 제조나 줄기세포 배양도 우주에서는 가능할 것으로 기대하고 있다.

그러나 인간이 무중력 상태에 있으면 여러 문제가 생긴다. 우선 중심을 잡아주는 세반고리관이 작동하지 않기에 자세를 잡기가 어렵고 또 우주 멀미를 한다. 더 심각한 문제는 무중력 상태에서는 칼슘이 몸에서 빠져나가 골다공증을 일으킨다는 것이다. 뿐만 아니라 우주에서는 모든 것이 둥둥 떠다니기에 먹고, 자고, 씻고, 화장실을 사용하는 것도 간단치 않다. 또 일반저울은 무중력 상태에서는 무용지물이다. 이 문제를 해결하기 위해 이 박사는 우리가 개발한 우주저울을 시험했다. 그러나 좋은 점도 있다. 무중력 상태에서 생활하면 디스크가 호전된다는 것이다. 이 원리를 이용해 미항공우주국(나사·NASA)은 디스크 치료법을 개발하고 있다.

그런데 당시 이 박사의 우주 활동을 TV로 지켜보며 온 국민이 우주와 무중력에 대해 큰 관심을 가졌지만 아직도 많은 사람이 우주로 가면 중력이 없어지는 것으로 잘못 알고 있다. 우주에서도 지구의 중력은 엄연히 작용한다. 실제 국제우주정거장에서 중력의 크기는 지상의 약 90%이다. 무중력의 정확한 의미는 중력이 없다는 것이 아니라 중력에 따라 같이 움직이기에 중력을 못 느낀다는 뜻이다. 예를 들어 타고 있는 승강기 줄이 끊어지면 그 안의 사람과 승강기는 같이 자유낙하를 하고 바닥에 떨어질 때까지 승강기 안은 무중력 상태가 된다. 따라서 우주인의 무중력 훈련을 위해서는 짧은 시간 동안 비행기를 높은 고도에서 자유낙하시켜 무중력 상황을 만든다. 간단한 무중력 우주시험은 이런 무중력 비행기를 통해 지구에서도 가능하며 일본을 포함해 대부분의 우주선진국들은 모두 자체 무중력 비행기를 운영하고 있다.

우리나라 최초의 우주인 이 박사가 우주에 갔다 온 지 벌써 3년이 지났다. 그러나 이 박사는 우리나라 최초의 우주인이지 결코 마지막 우주인이 돼서는 안 된다. 앞으로 제2, 제3의 우주인이 탄생해 우주실험을 계속하고 미래 우주공간을 활용할 기술을 개발해야 한다. 그리고 이를 위해서는 우주에서도 대한민국을 지켜야 하는 우리 공군을 중심으로 무중력 비행기를 운영하고, 또 우주인 훈련 등 무중력 프로그램을 추진하는 것이 필요하다.

백홍열 항공우주연구원 연구위원

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