[과학 핫이슈]우주쓰레기

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지난 12일 미국 합동우주사령본부(JSpoC)로부터 KAIST 인공위성연구센터에 긴급 정보가 타전됐다. 우리나라의 과학기술위성 3호에 구 소련 기상위성 ‘메테오르(METEOR) 1-10’ 파편이 접근해 충돌위험이 있다는 소식이었다. 다행히 13일 오후 4시 58분경 파편이 과학기술위성 3호에 최근접 비행했으나 충돌하지 않고 지나갔다.

아리랑3호를 지나는 우주물체들
 한국항공우주연구원이 개발한 `카리스마`(KARISMA) 시스템을 이용해 지구 주위의 우주물체들과 아리랑 위성의 궤적을 계산한 사진. 한국항공우주연구원은 미국 `합동우주운영센터`(JSpOC)가 공개하는 우주쓰레기의 궤도 정보를 이용해 우리나라 위성들과의 충돌 확률을 계산해 충돌을 피하는 시스템인 카리스마의 운영에 들어간다고 4일 밝혔다. <한국항공우주연구원 제공>
<아리랑3호를 지나는 우주물체들 한국항공우주연구원이 개발한 `카리스마`(KARISMA) 시스템을 이용해 지구 주위의 우주물체들과 아리랑 위성의 궤적을 계산한 사진. 한국항공우주연구원은 미국 `합동우주운영센터`(JSpOC)가 공개하는 우주쓰레기의 궤도 정보를 이용해 우리나라 위성들과의 충돌 확률을 계산해 충돌을 피하는 시스템인 카리스마의 운영에 들어간다고 4일 밝혔다. <한국항공우주연구원 제공>>

과학기술위성 3호의 충돌 위기를 겪으면서 우주쓰레기와 이로부터 발생하는 우주위험 감시·분석의 중요성이 새삼 부각됐다.

세계 각국의 우주개발이 확대되면서 2000년대 들어 우주쓰레기에 대한 관심이 높아졌다. 우주쓰레기는 우주 개발 과정에서 우주에 남겨진 인공 물체를 말한다. 수명이 다하거나 고장난 인공위성, 로켓 발사에 이용된 연료통, 덮개(페어링) 등 위성 발사 후 버려진 부품, 위성에서 떨어져 나온 부품 등 다양한 종류의 우주쓰레기가 있다. 나로호에 실려 우주로 발사됐던 나로과학위성도 통신이 두절되면서 우주미아가 됐다. 나로과학위성 역시 일종의 우주쓰레기가 된 셈이다.

현재 지구 궤도상에 있는 인공위성 중 활동 중인 것만 1000여기가 넘는 것으로 알려졌으며, 알려지지 않은 첩보위성과 수명이 다한 위성 등을 합하면 4000여개에 이를 것으로 추산된다. 여기에 수많은 우주잔해물을 더하면 지구궤도가 빽빽할 정도로 들어찬다.

미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA)에 따르면 크기 10㎝ 이상의 우주 잔해물이 2만 3000여개에 이른다. 1~10㎝ 크기의 물체는 50만개 이상이며, 1㎝ 이하의 작은 물체는 수백만개에 이를 것으로 점쳐진다. 엄청난 우주쓰레기가 떠다니고 있어 곳곳에 충돌 위험이 도사리고 있다.

우리나라 위성도 아직 충돌 사례는 없지만 충돌 위기까지 간 경우는 여러번 있다. 한국항공우주연구원에 따르면 저궤도위성인 아리랑위성의 경우 접근거리 1㎞ 이하로 지름 10㎝ 이상의 우주파편이 접근한 경우가 2010년 6월부터 지난 3월까지 아리랑 2호 82회, 3호 47회, 5호 2회 였다. 해당 분석기간 중 아리랑위성 2호, 3호, 5호에 가장 근접했던 경우는 각각 154m, 83m, 773m까지 우주파편이 지나갔다.

외국의 경우 실제 충돌 사례도 있다. 지난 2009년에 미국 이리듐 33호 위성과 러시아 코스모스 2251호 위성이 충돌했으며, 2013년엔 러시아 과학위성과 중국 위성잔해물이 충돌해 위성이 작동불능 된 사례가 있다.

우주쓰레기가 충돌할 때의 충격은 엄청나다. 우주쓰레기의 비행속도가 초속 7~8㎞이기 때문에 크기가 작더라도 충돌 시 에너지가 엄청나게 발생한다. 특히 서로 반대 방향에서 날아오던 물체가 부딪치면 충돌 에너지가 2배가 된다. 우주쓰레기가 위성과 정면충돌하는 대형사고가 발생하면 수많은 파편이 발생해 또 다른 충돌을 일으킬 수 있는 가능성도 있다.

궤도를 돌다 중력에 이끌려 지구로 추락하는 우주 쓰레기양도 엄청나다. 정확한 통계는 없지만 연간 100톤 가량의 우주쓰레기가 지구로 떨어지는 것으로 예상된다. 문제는 어디로 떨어질지 정확한 예측이 어렵다는데 있다.

다행히 대부분 대기권에서 불타서 소멸되지만, 일부는 지표면에 떨어지는 것으로 추정된다. 하지만 아직 우주쓰레기 추락으로 인한 인명피해 발생 사례는 보고되지 않았다. 지표면의 70%가 바다인 만큼 대부분 바다로 추락한 것으로 예상된다.

우주쓰레기로 인한 피해를 방지하기 위해 각국 정부가 대응 방안을 수립하고 있다. 국제연합(UN)은 임무를 다한 위성을 바다로 추락시키고, 요격 등 고의적인 파괴행위를 금지하는 등의 방안을 권고하지만, 권고안이기 때문에 강제력은 없다.

우리나라도 우주쓰레기 등으로 인한 우주위험에 대비한 계획 수립에 나섰다. 미래창조과학부를 중심으로 안전행정부, 기상청 등이 참여하는 범부처 차원의 ‘우주위험대비계획’을 수립하고 추진 중이다.

우주물체 감시 시스템도 구축하고 있다. 미래부와 한국천문연구원은 몽골 과학원 산하 천문 및 지구물리연구소와 공동으로 ‘우주물체 전자광학 감시시스템(OWL)’을 구축했다. OWL은 자동제어 능력을 갖춘 세계 최초의 우주물체 광학 감시 시스템으로, 다중궤적 관측을 통해 우주물체 위치정보를 확보할 수 있다.

미래부와 천문연은 몽골관측소를 시작으로 모로코, 카자흐스탄, 남반구 2개 지점에 같은 감시 시스템을 구축해 24시간 운영하는 우주감시 네트워크로 확장할 예정이다.

김해동 한국항공우주연구원 IT융합기술팀장은 “우주물체 분석을 위한 기본 정보는 미국에서 받는데, 미국의 궤도정보는 비주기적”이라며 “각 나라들이 자체적인 레이더추적시스템을 가동해 추가 정보를 독자적으로 획득해 분석함으로써 효과적으로 대응하고 있다”고 설명했다. 김 팀장은 “우리나라 역시 2021년까지 개발 계획을 추진하고 있다”고 덧붙였다.

권건호기자 wingh1@etnews.com