우주인은 프라다를 입는다?

액시엄 스페이스와 프라다가 제작한 우주복(이미지: 액시엄 스페이스)

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달에 착륙하게 될 우주 비행사가 입을 우주복이 공개됐습니다. 이 우주복은 미국의 우주기업 '액시엄 스페이스’가 만들었는데요, 프라다 또한 제작에 참여했대요. 프라다 직원 10명이 프라다 밀라노 본사와 액시엄 스페이스가 있는 휴스턴을 오가며 우주복을 제작했고, 우주복의 소재와 재봉 기술에 집중했다고 하네요! 덕분에 남녀가 모두 입을 수 있고, 최소 8시간 동안 우주 유영을 할 수 있는 우주복이 완성됐어요. 우주복에는 프라다를 상징하는 빨간색 줄무늬와 회색 부분이 배치되었다고 합니다. 아폴로 미션 당시에 입은 우주복은 너무 뻣뻣했던 나머지 쪼그려앉기가 어려울 정도였다고 합니다. 달은 낮엔 온도가 100도까지 올라가고, 밤에는 영하 150도로 내려가요. 온도 차가 엄청나죠. 또한 달 토양은 뾰족해서 신발이나 옷에 잘 달라붙기도 해요. 프라다가 만든 우주복은 어떨지, 프라다를 입은 우주인의 모습이 기대됩니다.

최근 일론 머스크의 우주 기업 스페이스X가 발사 후 돌아오는 로켓을 커다란 기계 팔로 잡는 모습, 다들 보셨나요? 마치 SF영화를 방불케 하며 많은 사람들을 충격에 빠뜨렸는데요. 이제는 단순히 우주로 날아가는 기술을 넘어, 돌아오는 기술까지 생각하는 시대가 왔죠. 우주여행이 성큼 눈앞으로 다가온 것만 같을 정도로 빠르게 발전하는 우주발사체 기술에 대해 알아보겠습니다.

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우주로 가는 교통수단, 우주발사체

 

우주발사체란?

 

우주발사체란 우주선이나 인공위성 등을 우주 궤도에 올려주는 수단으로, 대부분 로켓을 사용합니다. 우주발사체는 여러 복잡한 기술이 한데 모여 개발되기 때문에 기술적 난이도가 상당한데요. 그래서 미국, 러시아, 유럽 일부 국가, 일본, 중국, 인도 등 몇 안 되는 국가만이 자체적인 우주발사체 기술을 보유하고 있습니다. 우리나라 역시 누리호 발사를 기점으로 전 세계에서 11번째로 자체 우주발사체 기술을 보유한 국가가 됐습니다.

 

우주발사체의 구성: 추진, 구조, 제어

 

우주발사체의 목적이 우주 공간으로의 발사인 만큼, 가장 중요한 구성 부분은 추진 부분입니다. 우주발사체의 추진 부분에는 엔진, 추진제 공급 시스템 등이 포함되는데요. 고온, 고압의 환경에서 아무런 이상 없이 의도한 만큼의 추진력을 뿜어낼 수 있도록 정밀한 설계와 개발이 필요하며, 가능한 적은 무게로 가장 높은 출력을 낼 수 있도록 효율성까지 고려해야 합니다.

그다음 구조 부분에는 우주발사체의 전체적인 골격과 연료탱크 등이 포함됩니다. 마지막으로 제어부분에는 발사 과정에서 우주발사체가 궤도를 유지하도록 속도와 자세, 각도 등을 미세하게 조정하는 각종 시스템이 들어갑니다. 3가지 구성 부분이 모두 설계에 맞게 제 역할을 하면 발사가 성공적으로 진행되게 됩니다.

 

우주선과 로켓의 차이
로켓은 우주선과 인공위성을 우주 공간으로 쏘아 올리는 추진체를 부르는 말입니다. 그에 비해 우주선은 비행기처럼 우주 공간을 돌아다니는 교통수단에 가깝죠. 우주 공간으로의 발사가 목적이라면 로켓, 우주 공간을 돌아다니며 각종 임무를 수행하는 목적이라면 우주선으로 분류됩니다.

 

우주발사체의 새 지평을 여는 스페이스X

 

지난 10월 13일, 스페이스 X가 대형 우주선 스타십(starship)의 다섯 번째 시험 발사를 실시했습니다. 스페이스 X가 만든 로켓의 특징은 과거에 다른 국가에서 개발된 로켓과는 달리 발사 후 1단 로켓을 회수한다는 점이에요. 이 로켓은 재활용해서 다음 발사 때 사용하면 되니까 로켓 발사 비용이 획기적으로 감소하죠. 스페이스 X는 보통 바다 위에 떠 있는 바지선에서 로켓을 회수하곤 했는데요, 이번 시험 발사에서는 특이하게 1단 로켓이 발사대로 돌아오는 ‘묘기’를 보여주었습니다.

 

@연합뉴스

 

발사체를 잡은 거대 젓가락, 메카질라

 

스페이스X의 스타십 5차 시험비행에서 사용된 1차 추진체 슈퍼헤비가 다시 발사장으로 돌아왔습니다. 슈퍼헤비에 탑재된 랩터2 엔진이 조금씩 각도를 바꾸며 메카질라의 젓가락 속으로 들어왔는데요. 고질라와 닮았다고 해서 메카질라라는 이름이 붙은 발사대는 정교하게 각도를 바꿔 돌아오는 슈퍼헤비를 잡아냈죠. 이는 세계 최초로 우주발사체가 발사장으로 귀환한 이후 공중에서 회수된 순간입니다. 보잉747보다 커다란 슈퍼헤비를 공중에서 정교하게 착지시킨 것이죠.
 

발사체 회수? 관건은 비용 절감

 

스페이스X를 비롯한 우주발사체 업계는 발사체 회수 기술에 관심이 많습니다. 우주발사체를 한 번 발사할 때는 막대한 비용이 드는데, 발사체를 회수하면 이 비용을 크게 줄일 수 있기 때문인데요. 스페이스X는 2017년 이미 재사용이 가능한 우주발사체를 개발해 여러 번 사용 중입니다.

발사체 재사용은 우주 산업에 뛰어든 기업에게 필수적인 기술로 꼽힙니다. 시티은행의 보고서에 따르면 슈퍼헤비 로켓 재사용 초기 단계에서는 지금보다 비용이 약 13% 감소하고, 이후 각종 자재 및 운용 비용이 줄어들 전망입니다. 2040년에는 1kg당 로켓 발사 비용을 100달러까지 줄일 수 있다는 계산이 나옵니다.

이번 5차 시험비행처럼 메카질라를 이용해서 공중에서 발사체를 회수하는 기술은 발사 시간에도 유리합니다. 지금까지는 재사용발사체를 지상이나 바다에 착륙시켰는데요. 다시 이 발사체를 발사장으로 이동시키고, 조립하고, 연료를 주입하는 데 1달이 넘는 시간이 걸립니다. 그런데 메카질라처럼 공중에서 발사체를 회수하면 이론상 1시간 안에 발사체를 다시 쏘아 올릴 수 있습니다.

 

 

우리나라 기업의 발사체 재사용 기술은?

우리나라의 우주 기업도 발사체 재사용 기술을 연구 중입니다. 우주발사체 스타트업 이노스페이스와 페리지에어로스페이스는 재사용을 위해 발사체를 수직으로 이착륙시키는 기술을 개발하며 발사체 재사용의 첫발을 내딛었습니다. 

한국항공우주연구원은 다단연소 사이클 엔진을 개발해 추진력을 조절하며 발사체가 안전하게 착지할 수 있는 기술을 개발한다는 계획이죠. 한화에어로스페이스, 한국항공우주산업 등도 각각 서울대학교 등 13개 학교 컨소시엄이나 현대로템 등 다른 기업과 협력해 재사용 발사체 연구개발에 나섰습니다.

 

 

꽁꽁 얼어붙은 얼음 아래에 생명체가 있을까?

 

유로파 클리퍼의 발사 장면(이미지: NASA/JPL)

지난 10월 14일, 목성의 위성 중 하나인 유로파를 향해 긴 여행을 떠난 탐사선이 있어요. 바로 NASA의 ‘유로파 클리퍼’입니다. 유로파는 표면에 두꺼운 얼음층이 있고, 그 아래에 액체 상태의 바다가 존재할 거로 보고 있어요. 만약 바다가 있다면, 그 바다엔 외계 생명체…까진 아니더라도 생명체의 씨앗이라 할 수 있는 유기 화합물이 있을지도 모르고요! 그걸 알아내기 위해 유로파 클리퍼가 발사된 겁니다. 하지만 당장 알아낼 수 있는 건 아니에요. 유로파 클리퍼가 목성 궤도로 진입하는 건 2030년의 일이거든요. 부디 아무 일 없이 목성까지 무사히 갈 수 있기를 바랍니다.

 

새롭게 쓰인 우주 지도

 

유럽우주국(ESA)이 작년에 발사했던 우주망원경 ‘유클리드’가 새 우주 지도를 그렸습니다. 1년간 수집한 영상을 모아 만든 이 지도는 사실 이제껏 인간이 만든 우주 지도 중 1퍼센트 정도를 차지한대요(보름달 500개 정도의 영역). 하지만 그 작은 영역 안에서 무려 1,400만 개의 은하와 우리은하 속 수천만 개의 별을 포착했답니다. 좁지만 깊은 지도인 셈이지요. 고화질의 최신 로드뷰가 업데이트되었다고 생각하시면 되겠네요!

 

유클리드가 그린 지도. 전체 지도(왼쪽 상단)의 노란색 부분에 해당한다.

유클리드란 우주망원경은 좀 생소하실 텐데요.이 망원경은 우주의 가속 팽창을 정확하게 측정해서 우주에 존재한다고 알려진 암흑 에너지와 암흑 물질을 이해하는 것이 주 임무예요. 2023년 7월 1일부터 약 6년간 우주의 비밀을 밝힐 예정입니다. 이번 우주 지도가 첫 번째 결과물이고요, 목표는 하늘의 약 1/3에 해당하는 영역의 지도를 그리는 거라네요. 최종 지도는 내년 3월에 공개된다고 합니다. 심연 속에서, 유클리드가 마주하게될 우주는 과연 어떤 모습일까요?

 

 

뉴질랜드 하늘을 물들인 오로라

 

Colorful Aurora over New Zealand(Image Credit & Copyright: Tristian McDonald)

 

뉴질랜드의 하늘이 붉고 노랗게 물들었습니다. 태양 활동의 여파로 발생한 오로라 때문이었죠. 뉴질랜드 남섬에서 찍힌 이 사진에는 달(오른쪽), 달 위에 보이는 우리은하의 중심부, 운석, 소마젤란은하와 대마젤란은하(중앙 구름 위 뿌연 구름 덩어리 같은 것들)까지 아주 많은 것이 담겨 있답니다. 자세히 보면 별똥별도 있어요! 내년은 태양 활동 극대기이기 때문에 우리나라에서도 오로라가 보일 지도 모르니 기대가 됩니다.

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막대한 비용이 드는 우주산업은 과거 국가 주도로 진행되던 때와 달리 이제는 민간 기업의 주도로 흘러가고 있습니다. 그 과정에서 비용 절감을 위한 발사체 재사용 기술에 대한 관심도 뜨거운데요. 스페이스X가 공중에서 발사체를 회수하는 획기적인 발상을 현실로 구현해내며 우주 산업에 또 다른 지평이 열렸습니다. 어쩌면 우리 예상보다는 조금 더 빠르게 우주 여행의 시대가 올지도 모르겠습니다.