우주에는 인공물체의 파편, 우주선의 부품 등 무수히 많은 우주쓰레기가 지구 주변을 따라 공전하고 있습니다. 이는 초속 7km의 속도로 날라다니며 여러 인공위성과 우주인을 위협하고 있습니다. 우주의 골칫덩어리인 우주쓰레기와 그 처리방안에 대해 알아봅시다.
우주쓰레기와 그 위험성
우주쓰레기는 우주에서 사용되거나 사용이 중단된 인공물체의 파편으로, 지구 궤도를 떠돌며 우주 활동에 위협을 주는 요소입니다. 우주쓰레기는 인공위성, 로켓, 우주선, 실험용 장비 등의 잔해로 구성되며, 크기는 수미터에서 수십 미크론까지 다양합니다. 우주쓰레기의 속도는 지구 궤도에 따라 다르지만, 일반적으로 초속 7km 이상으로 매우 빠릅니다. 이는 총알의 속도보다 7배 이상 빠른 것입니다. 따라서, 크기가 아무리 작아도 우주쓰레기와 충돌하면 치명적인 피해를 줄 수 있습니다. 우주쓰레기는 10cm 이상의 대형 우주쓰레기, 1cm 이상 10cm 미만의 중형 우주 쓰레기, 1cm미만의 소형 우주쓰레기로 나눌 수 있습니다. 그보다 위협적인건 우주 쓰레기의 양 입니다. 23년 현재 지구 궤도에는 약 9만 개의 우주쓰레기가 존재하는 것으로 추정됩니다. 이 중 크기가 10cm 이상인 우주쓰레기는 약 3만 개이며, 이들은 인공위성과의 충돌로 인한 위성 고장 또는 파괴의 위험이 있습니다. 또한, 크기가 1cm 미만인 우주쓰레기까지 범위를 넓히면 약 1억 2천만 개에 달합니다. 지구 전체를 1cm의 작은 파편들이 총알의 7배속도로 가득 매웠다고 보면 됩니다.
또한 우주쓰레기는 다음과 같은 이유로 위협적입니다.
- 인공위성과의 충돌
우주쓰레기는 인공위성과 충돌하여 인공위성을 손상시키거나 파괴할 수 있습니다. 인공위성이 파괴되면 통신, 항법, 기상 관측 등의 우주 산업에 큰 피해를 줄 수 있습니다. - 우주선과 우주인의 안전 위험
우주쓰레기는 우주선과 우주인의 안전을 위협할 수 있습니다. 우주쓰레기와 충돌하면 우주선이 손상되거나 우주인이 부상을 입을 수 있습니다. - 우주 산업에 대한 장애
우주쓰레기는 우주 산업에 대한 장애를 초래할 수 있습니다. 우주쓰레기가 많아지면 우주선의 발사 및 운항에 어려움을 겪을 수 있습니다. - 지구 대기권으로의 진입 및 재난 발생
우주쓰레기가 지구 대기권으로 진입하면 화재, 폭발 등의 재난을 발생시킬 수 있습니다. 우주쓰레기가 대기권에서 소멸되면서도 많은 에너지를 방출하기 때문입니다.
실제 우주쓰레기로 인해 발생한 사고
- 2009년 2월 10일, 미국의 통신위성 이리듐 33호와 러시아의 군사위성 코스모스 2251호가 충돌하여 약 2,000여 개의 파편이 생성되었습니다. 이 사고는 우주 역사상 최초의 위성 충돌 사고로 기록되었습니다.
- 2013년 2월 15일, 중국의 과학위성 톈궁 1호가 지구로 추락했습니다. 톈궁 1호는 약 200kg의 무게로, 지구로 추락하면서 화염을 내뿜는 모습이 관측되었습니다.
- 2015년 12월 25일, 러시아의 화물선 프로그레스 M-27M이 국제우주정거장으로 향하던 중 폭발했습니다. 프로그레스 M-27M은 약 7톤의 무게로, 폭발로 인해 우주쓰레기 약 1,500여 개의 파편이 생성되었습니다.
- 2022년 1월 25일, 미국의 지구관측 위성 Sentinel-6A가 대서양 상공에서 추락했습니다. Sentinel-6A는 약 1,100kg의 무게로, 추락 당시 시속 약 28,000km의 속도로 지구 대기권에 진입했습니다.
이 외에도 우주쓰레기로 인해 위성의 기능이 손상되거나, 우주선의 비행이 중단되는 등의 사고가 발생한 사례가 있습니다.
우주쓰레기를 처리할 수 있는 방법
현재 개발된 우주쓰레기 처리 기술은 크게 포획 기술과 파괴 기술로 나눌 수 있습니다. 포획 기술은 우주쓰레기를 로봇 팔이나 그물 등을 이용하여 포획하는 기술입니다. 포획 기술은 우주쓰레기를 지구로 회수하여 재활용하거나, 대기권으로 끌어들여 소각하는 방식으로 처리할 수 있습니다. 우주쓰레기를 포획하는방법 중에는 로봇팔을 이용하여 포획하는 방법, 그물을 이용하여 포획하는 방법이 거론되고 있습니다.
반면, 파괴 기술은 우주쓰레기를 폭탄이나 레이저 등을 이용하여 파괴하는 기술입니다. 파괴 기술은 우주쓰레기를 완전히 제거하는 방식으로 처리할 수 있습니다. 이에 대한 방법은 폭탄을 이용한 파괴, 레이저를 쏴서 파괴하는 방법, 대기권으로 진입 시켜 소각해버리는 방법이 거론되고 있습니다. 해당 방법들이 논의되지만, 아직 실제 진행된 것은 없는 상황입니다.
우주쓰레기를 처리하기 위한 국제협력상황
우주쓰레기의 처리를 위해서는 국제적인 협력이 필요합니다. 우주쓰레기의 발생은 전 세계의 국가들이 우주 활동을 하는 과정에서 발생하기 때문입니다. 따라서, 각 국가가 우주쓰레기의 발생을 줄이기 위한 노력을 하고, 효과적인 우주쓰레기 처리 기술을 개발하기 위한 협력을 강화해야 합니다.
우주쓰레기의 처리에 대한 국제 협력의 성과로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
- 1993년: 국제우주기구(ISAO)가 우주쓰레기 관리에 관한 국제 협약을 체결
- 2018년: 국제우주기구(ISAO)가 우주쓰레기 관리에 관한 국제 협약을 개정
- 2023년: 미국, 유럽연합, 일본, 중국, 러시아 등이 우주쓰레기 처리를 위한 국제 협력을 위한 공동선언문 발표
협약의 주요 내용은 다음과 같습니다.
- 우주쓰레기의 크기 정의 (10cm이상, 10cm~1cm, 1cm 짜리의 쓰레기로 분류)
- 우주쓰레기의 형상별 분류 (위성의 일부, 발사체의 일부, 우주선의 일부)
- 위성의 설계 및 제작 시 우주쓰레기 발생을 최소화하기 위한 조치의 마련
- 위성의 퇴역 시 안전한 제거 절차의 마련
- 우주쓰레기의 추적 및 감시 시스템의 구축
- 우주쓰레기의 수거 및 처리 기술의 개발 및 보급
- 우주쓰레기의 수거 및 처리에 필요한 국제 협력의 강화
이러한 국제 협력의 성과에도 불구하고, 우주쓰레기의 처리는 여전히 어려운 과제입니다. 우주쓰레기의 크기가 다양하고, 우주 공간은 넓고 험난하기 때문입니다. 따라서, 각 국가는 우주쓰레기의 발생을 줄이기 위한 노력을 강화하고, 효과적인 우주쓰레기 처리 기술을 개발하기 위한 연구에 투자를 확대해야 합니다.