청소 위성, 우주 쓰레기를 부탁해!

2017년 03월 24일 15:00

지구 주변의 우주 공간에는 엄청나게 많은 우주 쓰레기가 떠 있어요. 이 많은 우주 쓰레기는 어떻게 치워야 할까요? 최근 한국항공우주연구원에서는 이런 우주 쓰레기를 청소하는 위성을 개발했어요. 이 소식을 들은 어과동 기자단이 그냥 넘어갈 수 없겠죠? 청소 위성뿐만 아니라 다양한 무인 항공기까지 만나볼 수 있는 한국항공우주연구원으로 함께 가 봐요!

 

김정 기자 제공
김정 기자 제공

우주 쓰레기 청소 위성을 만나다!


한국항공우주연구원에서는 우리나라만의 기술로 인공위성과 우주 발사체를 개발하고 있어요. 기자단 친구들이 실험실에 들어서자, 어두운 공간에 놓인 두 대의 위성이 보였어요. 우주 쓰레기 청소 위성과 우주 쓰레기 역할을 맡은 로봇이었지요.

 

한국항공우주연구원의 위성관제센터. 이곳에서 365일 24시간, 우리나라에서 발사한 인공위성을 감시한다. - 항공우주연구원 제공
한국항공우주연구원의 위성관제센터. 이곳에서 365일 24시간, 우리나라에서 발사한 인공위성을 감시한다. - 항공우주연구원 제공

“어떻게 우주 쓰레기를 치울 방법을 연구하게 되셨나요?”
송민찬 친구의 질문에 청소 위성을 개발하신 김해동 박사님이 자세히 설명해 주셨어요.


“2007년, 중국이 수명이 다한 위성을 미사일로 쏘아 맞췄어요. 이 과정에서 우주 쓰레기가 많이 생겨서 전세계 우주연구기관들에 비상이 걸렸지요. 위성과 우주 쓰레기가 충돌할 수 있는 위험한 상황이었거든요. 그때 저는 관제소에서 충돌 확률을 계산하는 일을 했지요. 이때부터 우주 쓰레기에 대한 연구를 시작하게 됐답니다.”

 

2009년 러시아의 위성과 충돌해 파손된 미국의 이리듐 33호. 파편들은 우주 쓰레기가 됐다. - Rlandmann(W) 제공
2009년 러시아의 위성과 충돌해 파손된 미국의 이리듐 33호. 파편들은 우주 쓰레기가 됐다. - Rlandmann(W) 제공

우주 개발 선진국들은 이미 우주 공간에서 쓰레기를 치우는 실험을 진행하고 있어요. 우리나라에서는 김해동 박사님이 개발하신 청소 위성이 최초랍니다.


“지상에 사는 우리는 뚜벅뚜벅 걸어가 쓰레기를 주워 버리면 되지만, 우주에는 중력이 거의 없어서 청소 위성이 쓰레기에 다가가는 것조차 쉽지 않아요. 그래서 우주 환경과 비슷한 조건을 만들어 지상에서 청소 위성의 움직임을 시험하고 있지요.”


실제로 청소 위성은 아랫부분에서 고압가스가 계속 뿜어져 나와 유리판 위에 떠 있었어요. 마치 중력이 없는 우주 공간에 둥둥 떠다니는 것 같았답니다.

 

ESA 제공
ESA 제공

청소 위성, 쓰레기 포획에 성공!


청소 위성을 움직이는 건 쉽지 않았어요. 무선 통신으로 명령을 내려줘야 했고, 위성의 무게중심을 맞추느라 오랜 시간이 걸렸지요.


“두두두!”
“어! 드디어 청소 위성이 움직여요!”


기다림 끝에 드디어 청소 위성이 쓰레기의 위치를 파악하고 다가가기 시작했어요. 청소 위성에는 우주 쓰레기와 일반 위성을 구분할 수 있는 카메라가 달려 있어요. 미리 입력된 우주 쓰레기의 모양과 일치하는지 스스로 판단해 쫓아갈 수 있지요.


청소 위성은 두 번의 시도 끝에 두 팔로 쓰레기를 붙잡는 데 성공했어요! 실제 우주에서는 청소 위성이 쓰레기를 붙잡은 다음, 지구 대기권으로 고도를 낮춰 함께 떨어지게 돼요. 그러면 대기의 마찰열에 의해 불타 없어진답니다.

 

GIB 제공
GIB 제공

청소 위성의 팔은 어떻게 쓰레기를 잡을 수 있는 걸까요?


“청소 위성의 팔에는 게코 도마뱀의 발바닥을 응용한 테이프가 달려 있어요. 끈적이지 않는데도 물체가 ‘척’ 하고 붙지요. 그 비밀은 수만 개의 작은 털에 있어요. 각각의 털이 갖는 힘은 작지만, 수만 개의 털이 갖는 힘이 모이면 강력한 접착력이 생겨요. 우주 쓰레기를 살짝만 잡아도 떨어지지 않는답니다.”


연구팀은 2020년쯤 청소 위성을 쏘아올려 우주에서 실험을 진행할 계획이에요. 김해동 박사님은 “우리나라가 쏘아올린 인공위성은 스스로 치우자는 마음가짐으로 우주 쓰레기 문제를 계속 연구해야 한다”고 강조하셨답니다.

 

청소 위성의 팔. 게코 도마뱀의 털을 응용한 테이프가 달려 있다. - 김정 기자 제공
청소 위성의 팔. 게코 도마뱀의 털을 응용한 테이프가 달려 있다. - 김정 기자 제공

무인 항공기를 만나다!


청소 위성을 만난 뒤, 기자단 친구들은 무인 항공기를 보러갔어요. 설명을 도와 주신 구삼옥 박사님은 오랫동안 무인 항공기를 연구해 오셨어요. 특히 2011년에는 미국에 이어 세계에서 두 번째로 ‘스마트 무인기’를 개발하셨지요. 2002년부터 10년간 공들여 개발한 항공기랍니다. 전시돼 있는 스마트 무인기는 길이가 5m, 폭이 7m의 크기였어요.

 

한국항공우주연구원에서 개발한 스마트 무인기 TR-100의 모습. - 한국항공우주연구원 제공
한국항공우주연구원에서 개발한 스마트 무인기 TR-100의 모습. - 한국항공우주연구원 제공

“사람이 하늘을 날기 위해서 만든 기계를 ‘항공기’라고 해요. 그 중에서 고정된 날개를 가지고 있는 것을 ‘비행기’, 날개 없이 프로펠러로 날아다니는 것을 ‘헬리콥터’라고 하지요.


스마트 무인기는 날아다닐 때는 비행기지만, 이륙과 착륙을 할 때는 헬리콥터로 변신한답니다. 헬리콥터보다 두 배 빠르고, 활주로 없이도 이착륙할 수 있어요. 이렇게 헬리콥터와 비행기의 장점을 모두 갖춘 항공기를 ‘틸트로터’라고 해요.”


스마트 무인기는 정찰뿐만 아니라 산불 및 교통 감시, 기상 관측 등 다양한 분야에서 활용할 수 있어요. 구삼옥 박사님은 “좀 더 작은 크기로 만들어 원양어선 등에 상용화를 준비하고 있다”며, “군용 드론처럼 일반 드론도 바다 위에 떠서 이동하는 배와 같이 움직이는 대상에 정확히 착륙할 수 있게 연구하고 있다”고 말씀하셨어요.

 

기자단 친구들이 전시된 무인기를 보며 구삼옥 박사의 설명을 듣고 있다. - 김정 기자 제공
기자단 친구들이 전시된 무인기를 보며 구삼옥 박사의 설명을 듣고 있다. - 김정 기자 제공

탐방을 마친 한주희 친구는 “기자단을 통해 일반인들은 출입하기 어려운 한국항공우주연구원을 견학할 수 있어 무척 좋았다”며, “청소 위성과 무인기를 직접 보니 정말 신기했다”고 소감을 밝혔어요.


한국항공우주연구원에서 개발한 청소 위성이 실제로 우주 쓰레기들을 치우는 모습과, 무인기가 바꿔 줄 우리 삶의 모습을 함께 기대해 봐요!

 


도움★김해동(한국항공우주연구원 융합기술연구센터 IT융합기술팀), 구삼옥(한국항공우주연구원 항공연구본부 미래비행체연구단)

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