상상 속 ‘우주 청소부’가 현실로

다국적 우주벤처 ‘아스트로스케일’… 위성으로 로켓 등 잔해 수거 시도
10년간 쓰레기 제거 산업 급성장, 한국도 ‘청소 위성’ 개발 검토 중

22일 한국의 차세대 중형위성과 함께 우주로 발사된 민간 최초의 우주쓰레기 청소 위성. 일본 영국 싱가포르 다국적 우주 벤처인 아스트로스케일이 개발했다. 아스트로스케일 제공

22일 카자흐스탄 바이코누르 우주센터에서 한국의 차세대 중형위성 1호와 함께 우주로 향한 일본 기업의 위성에 우주산업계의 눈이 쏠리고 있다. 우주벤처 아스트로스케일이 개발한 우주 잔해 수거위성 ‘ELSA-d’다. 우주 궤도에 버려진 각종 로켓과 위성 잔해를 잡아당겨 포획한 뒤 대기권으로 끌고 내려와 불태워 없애는 임무를 맡고 있다. 우주산업계에서는 ‘우주 청소부 위성’, ‘우주쓰레기 사냥꾼’으로 불린다.

아스트로스케일은 청소부 노릇을 할 무게 175kg의 수거위성과 함께 우주쓰레기 역할을 할 17kg의 위성을 함께 우주에 올려 보내 제거 시험에 나섰다. 이 시험에 성공하면 민간기업 가운데 우주쓰레기 제거에 성공한 첫 사례가 된다.

우주쓰레기 제거 산업은 최근 급속히 확장하는 우주산업에서 중요한 틈새시장이 되고 있다. 스페이스X가 주도하는 재활용발사체 시장이 위성산업의 인정을 받으면서 최근 10년 새 우주로 향하는 인공위성 수는 급속히 늘고 있다. 이들 위성은 고장 나거나 수명이 다하면 우주쓰레기로 돌변한다. 미국항공우주국(NASA)이 올해 1월 공개한 우주 파편 감시 보고서에 따르면 지상 400∼1000km 저궤도에는 이미 이런 우주쓰레기가 9000t가량 날고 있다. 더 많은 위성을 안정적으로 쏘아 올리려면 우주궤도에 버려진 이런 잔해들을 없애거나 위성을 고쳐 써야 한다는 지적이 전문가들 사이에서 나오고 있다.

이미 여러 국가와 기업들이 우주쓰레기 청소 시장에 발 빠르게 뛰어든 상태다. 아스트로스케일은 2013년 창업 초기부터 우주쓰레기 청소를 내세워 투자자들의 관심을 모았다. 중국은 정부 차원에서 2016년 우주쓰레기를 제거하겠다며 청소 위성을 발사했다. 영국 서리대는 유럽연합(EU)의 공동 출자를 받아 2018년 ‘리무브데브리스(RemoveDebris·파편 제거)’라는 이름의 청소 위성을 보냈다. 그물로 우주쓰레기를 수거하고, 떠돌아다니던 태양전지판에 작살을 꽂아 포획하는 실험에 성공했다. 러시아도 지난해 우주 파편을 거미줄처럼 낚아채 대기권에 투하하는 수거 위성 개발을 시작했다. 유럽우주국(ESA)은 2025년 청소 위성 클리어스페이스-1호를 보낸다.

고장 나거나 수명이 다한 인공위성을 수리하는 위성 애프터서비스(AS) 분야인 ‘궤도상 서비싱(on-orbit servicing)’ 시장도 크고 있다. 미국의 방산업체인 ‘노스럽그러먼’은 지난해 수리 임무를 띤 임무연장위성(MEV)-1을 쏘아 올렸다. MEV-1은 정지궤도 통신위성인 인텔샛 901이 자세제어에 실패하며 궤도에서 이탈하자 이 위성 가까이 다가가 뒤에서 껴안듯 붙잡아 제 궤도에 올려놓는 데 성공했다. 김해동 한국항공우주연구원 책임연구원은 “위성을 새로 개발해 발사하는 데는 3000억∼4000억 원이 들지만 MEV-1의 서비스는 5년간 약 780억 원에 불과하다”고 했다. 노스럽그러먼은 지난해 인텔샛 10-02의 AS 위성인 MEV-2도 발사했다.

한국도 우주쓰레기 청소 위성 개발을 검토 중이다. 김 책임연구원은 “50kg 이하의 초소형 위성을 보내 클라이언트 위성에 접근한 뒤 로봇팔로 붙잡아 자세제어를 하고 궤도 변경을 시도하며 최종적으로 대기권으로 끌고 내려와 불타 없어지게 하는 것이 목표”라며 “내년부터 5년간 기반 기술을 개발하기 위한 연구를 시작할 예정”이라고 말했다.

미국은 우주쓰레기를 줄이기 위해 인공위성이 궤도에서 25년 이상 머물지 않고 자체 추력을 이용해 대기권으로 떨어뜨리는 기술을 적용하는 것을 의무화하는 등 까다로운 조건을 걸고 있다. 한국도 지난해 7월 ‘우주쓰레기 경감을 위한 우주비행체 개발 및 운용 권고(안)’를 마련했다. 내년에는 국제우주쓰레기조정위원회(IADC) 총회가 한국에서 열린다. 김 책임연구원은 “아리랑 3호와 아리랑 5호가 발사된 2012∼2013년만 해도 우주쓰레기 충돌 위협은 연간 평균 1회꼴이었지만 지금은 연간 2, 3회로 늘었다”며 “현재 기획 단계인 정지궤도위성 3호나 한국형 위성항법시스템(KPS)에는 설계부터 우주쓰레기 가이드라인을 적용해야 할 것”이라고 말했다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com