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위험 우주물질 2년 내 10개 정도 더 떨어진다

[과학의 달 기획] 고도 500km 내에 있는 우주정거장·위성들은 20년 내 추락 예정

대전 = 김상현 기자 ㅣ sisa411@sisajournal.com | 승인 2018.04.17(Tue) 15:29:23

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“고도 500km 내에 있는 우주정거장이나 인공위성은 20년 내에 다 떨어질 것입니다. 크기가 10톤급 되는 것은 4~5년 안에 떨어질 것이 줄서 있습니다. 7~8톤 정도 수준이 되는 것은 1~2년 안에 10개 정도 떨어질 예정입니다.”

 

지난 4월2일 중국의 우주정거장 톈궁 1호가 제어 불능 상태에서 추락하면서 우주물질 추락에 대한 경각심을 불러왔다. 우리나라 우주환경감시기관인 한국천문연구원의 조중현 책임연구원은 “앞으로도 지구에 떨어질 우주물질은 시간이 갈수록 점차 늘어날 예정”이라고 말했다. 

 

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특히 국제우주정거장(ISS)의 경우, 2~3년 안에 톈궁 1호와 같은 운명을 맞이해 주의를 요한다. 이 우주정거장은 길이 58.2m, 높이 27.4m의 크기로 무게도 400톤이 넘는다. 톈궁 1호는 8톤 급이었다. 조중현 책임연구원은 “ISS는 톈궁 1호와 달리 제어 불능 상태에서 추락하는 것이 아니라 미국항공우주국(NASA)에서 발사체를 붙여 제어해 태평양에 떨어뜨릴 예정이다. 하지만 조금이라도 실수가 있다면 어떻게 될지 모른다”고 했다. 

 

세계 여러 나라가 우주 개발에 경쟁적으로 뛰어들다 보니 지구 주변 우주 부유물은 급격하게 늘어났다. 3월20일 통계로 인공위성 보유국은 100개국이다. 현재 살아있는 위성만 2000개 정도다. 현재까지 지구에서 쏘아올린 위성은 무려 8000개 가량이며 1월8일 기준으로 크기 10cm 이상의 추적 가능하고 등록된 우주물체는 무려 1만8848개다. 기본적으로 1톤 이상 무게를 갖는 우주 물체가 추락할 경우 약 10~40%의 파편들이 지표면에 추락한다. 조중현 책임연구원은 “주로 카본이나 티타늄, 알루미늄으로 된 부품들이 소멸되지 않고 지상으로 떨어진다”고 설명했다.

 

다행이 지금까지 떨어진 물체 수에 비해 피해는 크지 않다. 1969년 러시아에 정박해 있던 일본 화물선에 우주 잔해물 여러 개가 떨어져 선원 5명이 경상을 입은 것이 지금까지 인명 피해로는 가장 컸던 것으로 알려져 있다. 가장 큰 피해를 입힌 것은 1977년 구 소련에서 발사한 정찰위성 코스모스 954다. 이 위성은 우라늄 235에 의한 작은 원자로가 에너지원이었다. 보통 이런 원자로는 임무를 완료하면 원자로에 추진체를 달아 지구 궤도 밖으로 보내는 것이 원칙이다. 하지만 이 위성은 1978년 1월6일부터 통제가 되지 않고 캐나다의 알베르타와 사스카체완 등의 지역에 떨어졌다. 추락 지점 근처에 방사능이 오염돼 심각한 문제를 야기했다. 조중현 책임연구원에 따르면, 당시 오염 수준은 사람이 5분 정도만 주위에 있어도 사망할 수 있을 정도로 강력했다. 이후 1983년에도 핵 원자로를 적재한 코스모스 1402가 궤도를 벗어난 표류하다 인도양에 추락해 주변국을 불안에 떨게 했다. 

 

 

점차 심해지는 우주 상황에 2012년 상시 감시 기구 운영

 

코스모스 1402 추락 당시 우리나라는 미국으로부터 상황을 통보받았다. 1982년 12월 당시 과학기술처 주관으로 대책 마련을 위해 국내 위성 및 궤도 전문가들이 모였다. 과학자들은 한국과학연구원에 캠프를 차리고 위성추락대책반을 꾸렸다. 이때가 우리나라가 우주물체 추락과 관련해 처음으로 대응한 사례다. 

 

상황이 종료되고 해산했던 대책반은 이후 2001년 3월, 당시 과학기술부가 1986년 발사 이후 16년의 임무를 마치고 폐기되는 미르우주정거장의 추락에 대비해 다시 꾸려졌다. 이때 천문연은 보현산, 소백산 천문대를 가동하고 추적관측 수행 및 자체개발 궤도계산 프로그램을 활용해 예보를 진행했다. 한국항공우주연구원과 연세대는 낙하 정보를 수집하고 궤도를 예보하는 역할을 맡았다. 행정자치부·해양수산부·​국방부·​국정홍보처 등도 상황에 맞게 역할을 분담해 분주히 움직였다. 

 

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이때부터 정부는 일시적인 대책반 보다 상시 운영기구의 필요성을 절감했다. 그러다 2009년 미국의 이리듐 33호와 러시아의 코스모스 2251 위성이 충돌하는 상황이 발생한다. 갑자기 생각지도 못한 상황이 발생하자 경각심이 생겼다. 이에 천문연은 2010년부터 2016년까지 국가과학기술연구회의 ‘국가현안문제 해결형’사업으로 ‘우주물체 전자광학 감시체계 기술개발’ 사업을 수행하는 등 우주물체의 충돌과 추락에 의한 우주위험에 적극적으로 대응하고 있다. 2015년 1월에는 천문연 내 우주위험감시센터를 국가지정 ‘우주환경감시기관’으로 지정했다.

 

 

높은 신뢰도의 국내 관측 기술 

 

천문연은 현재 우주물체 전자광학 감시시스템(OWL, Optical Wide-field Patrol)을 구축·운영하고 있다. OWL은 직경 0.5m인 광학 망원경을 설치한 국·내외 5개의 무인자동 관측소다. 현재 모로코·​이스라엘·​몽골·​미국과 국내에 설치돼 있다. 5개 관측소를 네트워크로 구성해 우리나라 인공위성을 감시하고 있다. 톈궁 1호 추락 당시 4월1일에는 미국의 관측소에서 받은 데이터를 이용, 계산해 거의 정확한 위치를 맞췄다. 오히려 2일 미국에서 받은 궤도력으로 계산했을 때 보다 더 정확한 추락 지점을 예측했다. 조중현 책임연구원은 “우리나라 예측 결과가 세계 어느 우주감시기관의 결과보다 빠르고 정확했다”고 강조했다.

 

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정부 부처와 천문연은 4월 11일 예측 프로그램의 기술과 정밀도를 높일 수 있는 방안에 대해 회의를 진행했다. 이 회의를 통해 프로그램의 정밀도를 높이기 위해서는 관측 장비가 필수라는 결론을 내고 우주물체감시 레이더 시스템에 대해 진지하게 고민하기로 했다. 일본의 경우 레이더 시스템을 10대 가량 보유하고 있다. 

 

조중현 책임연구원은 “우주 개발에는 우주 감시가 항상 따라가야 한다”며 “적절한 시기에 투자를 결정하면 적은 비용으로 큰 성과를 낼 수 있을 것”이라며 “이러한 연구개발은 우주물질뿐만 아니라 소행성·​혜성·​유성체와 같은 자연우주물체의 추락을 예측하고 대비하는 데도 중요하다”고 설명했다. ​ 

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