“우주도 ‘쓰레기 대란’… 충돌 막으려면 교통정리 해줘야”

최은정 천문연 우주위험연구실장

최은정 한국천문연구원 우주위험연구실장이 6일 대전 유성구 천문연 우주위험감시센터에서 모니터를 보여주며 우주쓰레기에 대해 설명하고 있다. 모니터에 관측된 우주물체 중 90%가 우주쓰레기로 추정된다. 대전=조승한 동아사이언스 기자 shinjsh@donga.com

2009년 2월 10일 미국의 통신위성 이리듐 33호와 러시아 퇴역 군통신위성 코스모스 2251호가 시베리아 상공 790km에서 충돌했다. 인류가 1957년 최초로 인공위성을 쏘아 올린 이후 첫 ‘우주 교통사고’였다. 두 위성의 충돌로 코스모스 2251호에서는 파편 1700여 개가, 이리듐 33호에선 파편 800여 개가 쏟아져 나왔다. 이 파편들은 우주쓰레기가 되어 고도 500∼1300km 곳곳으로 퍼져나갔다.

이달 6일 대전 유성구 한국천문연구원에서 만난 최은정 천문연 우주위험연구실장은 “이 교통사고가 한때 잊었던 꿈을 되살려줬다”고 말했다. 최 실장은 1998년 연세대 석사 학위 논문 주제로 당시 드문 분야였던 우주쓰레기를 택했다. 인공위성의 충돌 위험과 파편의 위험성을 분석했는데 공교롭게도 분석 대상이 이리듐 통신위성이었다.

시뮬레이션에서 나온 파편 확산 예측 결과는 그로부터 11년 후 사고 결과와 정확히 일치했다. 한국항공우주산업(KAI)을 거쳐 쎄트렉아이에서 위성 엔지니어로 일하던 최 실장은 개인 자격으로 2009년 국제우주대회(IAC)에 이 결과를 발표했다. 최 실장은 “당시 해외 연구자들이 ‘한국 정부에선 이 데이터를 어떻게 활용하려고 하냐’고 물었다”고 했다. 우주쓰레기가 이미 국가에서 관리해야 할 문제로 커지고 있다는 점을 해외 학자들은 인식하고 있던 것이다. 최 실장은 이후 위성 개발을 관두고 천문연으로 자리를 옮겨 위성의 사후 문제인 우주쓰레기를 연구하기 시작했다.

최 실장에 따르면 지금 우주엔 우주쓰레기가 가득하며 매일 그 양이 늘고 있다. 미국 합동우주작전센터(JSpOC)에 따르면 현재 지구 궤도에는 우주물체 2만3000여 개가 떠다니고 있다. 그중 실제 운영되고 있는 현역 인공위성은 10%에 머문다. 최 실장은 “이마저도 10cm 이상 물체 중 발견된 것에 한정된 숫자”라며 “더 작은 우주물체는 1억 개가 넘을 것이란 분석도 있다”고 말했다.

우주개발에서 민간기업의 참여가 확대되는 ‘뉴스페이스’ 시대가 되면서 우주는 더욱 혼잡해지고 있다. 기업들이 쏘아 올리는 인공위성 수는 상상을 초월할 정도로 늘고 있다. 스페이스X는 전 세계 우주인터넷 서비스를 위해 통신위성 1만1925대를 지구 저궤도에 올리고 있다. 이는 지금까지 발사된 인공위성 1만1000여 대보다 많다.

우주 교통사고도 그만큼 더 빈번해질 것은 불을 보듯 뻔하다. 실제로 스페이스X와 영국의 우주인터넷 기업 원웹은 올해 3월 30일 위성이 충돌할 가능성이 높음을 뜻하는 ‘적색경보’를 미국 우주군으로부터 받았다. 원웹의 위성이 1200km 고도로 올라가는 과정에서 550km 궤도를 돌고 있는 스타링크 위성과 58m까지 다가간 것이다. 다행히 충돌을 피했지만 위기감은 커졌다.

최 실장은 “우주쓰레기는 우주에서만의 문제를 벗어나 지구에도 적잖은 골칫거리가 되고 있다”고 했다. 우주쓰레기가 멀쩡한 위성과 충돌해 고장을 일으키면 위성위치확인시스템(GPS), 국가 간 통신 등 필수적인 기능이 마비된다. 큰 우주쓰레기가 대기권에 진입하면 낙하물 피해를 주기도 한다. 한국은 2018년 4월 중국의 우주정거장 ‘톈궁 1호’가 남태평양으로 떨어질 당시 주요 추락 후보지로 꼽혀 공포에 떨어야 했다. 최 실장도 당시 낙하 위성 추적에 참여해 수일간 밤을 새우며 추락 궤도를 살폈다. 최종 발표에서 오차 범위 30분 내로 추락 시간을 예측해 2시간 이상 추락 범위를 설정한 미국과 유럽보다 더 정확했다는 평가를 받았다.

이달 초 최 실장은 그동안 우주쓰레기 연구 과정에서 겪은 다양한 경험을 담은 책 ‘우주 쓰레기가 온다’를 펴냈다. 이 책에서 최 실장은 평소 생각을 담아 우주라는 공간을 ‘교통’의 개념으로 접근했다. 우주는 드넓어 보이지만 위성이 갈 수 있는 궤도는 한정돼 있다. 지구 저궤도라고 불리는 고도 250∼2000km에 대다수 위성이 몰려 있다. 고도 3만6000km의 정지궤도는 위성이 경도별로 0.1∼0.2도씩 촘촘하게 배치돼 있다.

최 실장은 “위성 발사가 늘면 우주에서의 교통사고도 더 자주 일어나고 한 번 일어난 사고는 파급력이 매우 클 것”이라며 “아직 세계적 합의가 이루어지지 않은 우주쓰레기 관리 분야를 한국이 개척하는 것도 우주개발의 한 방편이 될 수 있다”고 말했다.