[생태_쓰레기 앓이]
급속한 산업화·도시화·공업화 뿐 아니라 미흡한 환경 보호에 대한 인식으로 인해, 환경오염은 점점 심각해지고, 우리의 중요한 사회적 문제로 대두된 지 오래다. 우리는 끊임없이 쓰레기를 생산하지만, 손을 떠난 쓰레기는 더 이상 신경 쓰지 않는다. 쓰레기 배출은 계속 증가할 것이고, 우리가 살고 있는 터전의 대부분을 차지해가고 있다. 우리가 소비한 다양한 쓰레기에 대해 살펴보고, 나아가 쓰레기 문제를 해결할 수 있는 방법에 대해 살펴보고자 한다. <편집자 주>
[글 싣는 순서]
① 썩지 않는 쓰레기 ② 거대 쓰레기 지대: 해양쓰레기 ③ 우주쓰레기: 우주 개발의 걸림돌 ④ 쓰레기로 달리는 기술
지구를 위협하는 우주쓰레기
이태형 / 한국우주환경과학연구소 소장
올해 4월 2일 중국의 무인우주정거장 텐궁 1호가 칠레 근처의 남태평양에 추락했다. 텐궁 1호가 우리나라 상공을 지나고 불과 30분 정도 후의 일이다. 무게가 8톤이 넘는 텐궁 1호의 잔해는 대부분 대기 중에서 타버렸지만 일부는 바다에 떨어졌을 것으로 추정되고 있다. 만약 조금만 일찍 추락했다면 우리나라에도 직접적인 피해를 줄 수 있었다. 텐궁 1호는 지금까지 알려진 가장 큰 우주쓰레기 중 하나였는데, 이 일을 계기로 우주쓰레기에 대한 대중의 관심이 높아지고 있다.
사실 우주에 쓰레기가 있다는 말을 쉽게 이해하기 어려울 수도 있다. 쓰레기가 존재한다는 것은 쓰레기를 버리는 사람이 있어야 하기 때문이다. 우주에 사람이 살고 있는 곳은 국제우주정거장이 유일하다. 그곳에는 6명의 우주인이 과학적 실험을 목적으로 생활하고 있다. 하지만 그들이 만든 우주쓰레기는 거의 없다. 우주정거장에서 만들어진 쓰레기는 정기적으로 우주선에 실려 대기권에서 태워지기 때문이다.
우주쓰레기의 정체
우주쓰레기는 지구 궤도를 돌고 있는 인공 물질들 중에 쓸모없이 버려진 물건들을 의미한다. 대부분 오래된 인공위성이나 그 파편들, 그리고 인공위성을 쏘아 올리는데 사용된 로켓의 부스러기들이다.
1957년 10월 4일 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호가 발사된 이래 지금까지 7천5백 대가 넘는 위성이 지구 궤도 위로 쏘아 올려졌다. 이들 위성들은 대부분 수 년 정도가 지나면 연료가 고갈돼 더 이상 위성으로서의 역할을 하지 못하고 우주쓰레기로 남게 된다.
낡은 인공위성들은 크기가 큰 데 반해 숫자는 많지 않다. 대부분의 우주쓰레기들은 크기가 작아서 추적하기 힘든 것들이다. 우주쓰레기 중 길이가 10cm 이상 되는 것들은 2~3만 개, 1~10cm까지는 수십만 개, 1cm 이하는 1억 개 이상으로 추정되고 있다. 그 중 길이가 10cm 이상 되는 것들은 미국항공우주국 등에서 망원경이나 레이더망을 이용해 그 위치를 추적하고 있다.
크기가 작은 우주쓰레기들 중 상당 부분은 위성 파괴실험으로 만들어졌다. 1960년대부터 미국과 러시아는 미사일을 이용해 위성을 파괴하는 실험을 했고, 이 때 파괴된 위성들이 엄청난 우주쓰레기를 만들어냈다. 1980년대에는 전투기에서 미사일을 발사해 위성을 요격하는 실험도 있었고, 최근에는 레이저 광선을 이용해 위성을 파괴하는 기술도 개발되고 있다. 뒤늦게 우주 개발에 참여한 중국도 2007년부터 위성 파괴 실험에 동참하고 있다.
위성을 발사하는 데 사용된 로켓의 잔해들이 만드는 우주쓰레기의 양도 엄청나다. 위성을 원하는 고도에 올리기 위해서는 다단계의 로켓이 사용된다. 그 중 마지막 단계의 로켓은 위성을 분리시킨 후 궤도에 남아서 쓰레기가 되거나 남은 연료들이 팽창해 폭발하면서 상당한 양의 우주쓰레기를 만들기도 한다. 위성의 발사 숫자가 늘어나면서 로켓에 의한 우주쓰레기의 양도 계속 늘어나고 있다.
흔한 경우는 아니지만 위성끼리 충돌해 우주쓰레기를 만들기도 한다. 2009년 미국의 통신위성 ‘이리듐’이 수명을 다한 러시아 위성과 충돌한 사례가 대표적이다.
우주쓰레기의 위험
우주쓰레기의 속도는 초속 7~8km로, 지구를 한 바퀴 도는데 100분 정도밖에 걸리지 않는다. 속도가 빠르기 때문에 그만큼 충돌했을 때의 위력도 크다. 우주쓰레기가 위험한 것은 지상에 피해를 주기 때문만이 아니다. 대부분의 우주쓰레기들은 지상으로 내려오기 전에 타버린다. 정작 위험한 것은 우주쓰레기에 의한 우주에서의 재난이다. 우주쓰레기들은 위성을 파괴하거나 유인 우주선에 치명적인 충격을 가할 수 있다. 요즘은 인공위성이나 우주정거장에 대한 우주쓰레기의 위험이 외계에서 들어오는 소행성이나 유성체에 의한 위험을 능가하고 있다.
인공위성들은 모두 같은 방향으로 움직일 것이라고 생각하는 사람들이 많다. 위성을 발사할 때는 지구의 자전방향에 맞춰 서쪽에서 동쪽으로 움직이게 발사한다. 하지만 발사하는 위치와 시간, 각도가 다르기 때문에 실제로 같은 궤도를 도는 위성은 없다. 우주쓰레기 역시 위성에서 만들어지거나 위성을 운반한 로켓에서 비롯된 것이기 때문에 같은 궤도를 도는 것은 거의 없다.
우주에는 차선이 없다. 즉, 대부분의 우주쓰레기들이 움직이는 방향이 다르다는 것이다. 따라서 우주쓰레기들이 서로 충돌할 때의 상대 속도는 평균 초속 10km가 넘는다. 1cm 정도의 작은 파편도 지상에서 1톤 트럭과 충돌하는 정도의 위력을 발휘하기 때문에 웬만한 위성을 통째로 파괴시킬 수 있다는 뜻이다.
우주쓰레기가 어느 한계 이상 많아지면 우주쓰레기가 위성을 파괴하고, 이로 인해 발생한 파편들이 연쇄적으로 위성을 파괴하는 현상이 일어날 수도 있다. 이러한 현상을 ‘케슬러 신드롬’이라고 하는데 우주쓰레기의 위험을 예상한 나사 과학자 케슬러(D.Kessler)의 이름을 딴 현상이다. 물론 아직은 그 정도로 우주쓰레기가 많은 것은 아니다. 하지만 우주쓰레기가 늘어나는 것을 지금처럼 방치하면 머지않아 케슬러 신드롬이 일어날 수 있고, 그렇게 되면 우리는 수십 년 이상 지구를 벗어날 수 없는 시기가 올 수도 있다.
우주쓰레기는 청소할 수 있을까
지구의 쓰레기와 마찬가지로 우주쓰레기도 자연적으로 소멸되기도 한다. 그러나 우주쓰레기가 대기 속에서 소멸되기까지는 지상 300km정도에서는 수개월, 600km정도에서는 수년, 800km에서는 수십 년, 1,000km이상에서는 100년 이상이 걸린다. 이러한 우주쓰레기는 파괴할수록 더 많은 쓰레기를 만드는데, 결국 쓰레기를 치우는 방법은 우주로 날려 보내거나 대기권으로 끌고 내려와 태워버리는 방법 밖에 없다. 그 중 가능한 방법은 후자뿐이다.
하지만 우주쓰레기를 청소할 수 있는 획기적인 방법을 찾기는 어렵다. 쓰레기의 양이 많은 것도 문제지만 너무 넓은 공간에 퍼져 있기 때문이다. 우주쓰레기는 지름 4만km에 폭이 1,000km가 넘는 지구 둘레에 퍼져 있다. 따라서 우주쓰레기들의 상대거리는 수km에서 수십 km 이상으로 이들 쓰레기를 모두 제거하는 것은 현실적으로 불가능에 가깝다.
미국을 비롯해 많은 나라에서 우주쓰레기를 제거하는 청소 위성을 개발하고 있다. 그물을 던져서 우주쓰레기를 포획하는 방법, 로봇팔로 작살을 던져서 쓰레기를 붙잡는 방법, 쓰레기에 돛을 달아 공기 저항으로 떨어뜨리는 방법 등 많은 방법이 연구되고 있다. 하지만 이런 방법으로 청소할 수 있는 우주쓰레기의 양은 한계가 있을 수밖에 없다.
치우는 것보다 만들지 않기
지구 궤도에 고급 호텔을 짓거나 관광용 우주선을 개발하는 기업들이 있다. 또한 달이나 화성으로 향하는 유인 우주선을 개발하는 국가나 기업도 있다. 위성의 발사 또한 계속 늘어나고 있다. 앞으로 우주쓰레기가 더욱 늘어나고 그로 인한 우주 재난의 위험성이 커질 것이라는 것은 어렵지 않게 예상할 수 있다.
쓰레기는 버린 사람이 치우는 것이 원칙이다. 우주쓰레기 문제에서 정말 중요한 것은 쓰레기를 치우는 대책이 아니라 쓰레기를 만들지 않는 방법을 찾는 것이다. 지금처럼 무분별하게 로켓을 발사하고, 위성 파괴실험을 한다면 우주쓰레기를 줄이는 것은 불가능하다. 머지않아 지구 궤도를 벗어나는 것 자체가 힘들어지는 시기가 올 수도 있다.
우주쓰레기를 줄이기 위해서는 많은 노력이 필요하다. 로켓의 설계부터 신중하게 해야 한다. 위성 파괴용 미사일은 절대로 발사하면 안 된다. 쓰레기 종량제처럼 우주쓰레기의 한도를 정하는 것도 고려해야 한다. 위성 발사국가나 기업에 쓰레기를 처리하고 피해를 막는 비용을 부담시켜야 한다. 로켓의 회수가 단순히 비용 절감을 위한 방법으로만 여겨져서는 안 된다. 지구궤도를 깨끗하게 유지하기 위한 클린 발사에 대한 공감대가 형성돼야 한다.
우주는 특정한 개인이나 기업, 국가를 위해 존재하는 곳이 아니라 인류 전체의 생존을 위해 반드시 지켜야 할 곳이다. 더 늦기 전에 우주 환경을 깨끗하게 유지하기 위한 전 지구적 차원의 노력이 필요한 이유다.