개인의 인공위성발사는 허용해야하는가(찬성)

 1-1. 우주쓰레기

 

우주쓰레기란 우주 공간을 떠도는 다양한 크기의 인공적인 모든 물체들을 말한다. 고장이 나거나 임무를 완료하여 더는 사용하지 않고 내버려둔 길이 수십 m에 이르는 인공위성이 대표적이다. 이 외에도 인공위성의 추진제로부터 흘러나오는 아주 작은 미세한 입자들, 로켓 혹은 우주왕복선의 몸체에서 떨어져 나온 작은 페인트 조각, 심지어는 우주비행사가 놓친 스패너 등의 도구 등 다양한 것들이 우주쓰레기가 될 수 있다. 이들은 모두 매우 빠른 속도로 움직이므로 만약 인공위성 또는 우주인과 충돌한다면 치명적인 피해를 줄 수 있다. 실제 1996년에 프랑스 위성인 서리즈(Cerise, 세리즈)는 아리안 로켓 부스러기에 부딪혀 운영이 중단되었는데, 이는 우주쓰레기에 의해 사용 중인 인공위성이 중단된 것이 확인된 첫 번째 사례로 기록되었다.

 

1958년에 발사된 뱅가드 1호. 가장 오래된 우주쓰레기로 꼽힌다.

우주를 떠돌고 있는 것이 촬영된 델타II로켓 부스터.

 

 

우주에 셀 수 없이 많은 쓰레기가 있다 지구 주위의 우주 공간을 떠도는 우주쓰레기는 현재 총중량이 약 6,000톤에 달하는 것으로 추정하고 있다. 개수는 세기도 어려워, 현재 추적이 가능한 지름 10cm 이상의 우주쓰레기는 약 22,000개로 파악되며, 1cm ~ 10cm 사이의 우주쓰레기는 약 60만 개, 지름 1cm 이하는 수백만 개에 달하는 것으로 추정된다.

 

우주쓰레기는 고도 2,000km 이하인 저궤도 상에 약 73%가 존재하는데, 저궤도 중에서도 고도가 800km ~ 1,000km 사이에 가장 많은 우주쓰레기가 몰려 있다. 그 이유는 고도 800km 부근에 지구관측위성들이 많이 운용되고 있고, 이 부근의 우주쓰레기들은 자연적인 고도낙하에 의해 소멸되는 시간이 매우 길기 때문이다.   우주쓰레기는 지속적으로 늘어왔지만, 최근 몇 년 사이에 우주쓰레기의 숫자가 급격하게 증가하였다. 이는 지난 2007년 1월에 있었던 중국의 자국 위성 펑윈(Fengyun)-1C에 대한 우주 요격 실험과 2009년 2월에 발생한 미국의 이리듐(Iridium 33)위성과 러시아의 코스모스(Cosmos 2251)위성의 충돌 때문이다. 중국의 우주 요격 실험은 의도된 충돌이지만, 이리듐위성과 코스모스위성의 충돌은 의도하지 않은, 즉 예측하지 못한 인공위성간의 자연적인 첫 충돌 사례로 주목을 끌었다.

우주쓰레기는 고도 800~1,000km 사이에 가장 많이 몰려 있다.

 

이 때문에 일각의 우주개발 전문가들은 ‘케슬러(Kessler) 증후군’이 현실화된 것 아니냐며 우려하고 있다. 케슬러 증후군이란 인공위성이나 우주쓰레기가 서로 충돌하면서 더 많은 우주쓰레기가 계속 생겨나, 결국 우주쓰레기 때문에 인공위성을 운용하지 못할 지경에 빠질 것이라는 비관적 전망을 말한다.

 

이리듐 위성과 코스모스 위성의 충돌. <출처: www.agi.com>

 

 

우주쓰레기, 5cm 이하는 확인도 어렵다 우주쓰레기는 지구 상에 위치한 광학카메라, 레이더를 이용하거나, 우주감시용 인공위성을 통해 확인할 수 있다. 현재 기술로 지구에서 직접 관측을 통해 확인 가능한 우주쓰레기의 크기는 고도 2,000km 이하에서는 지름이 약 5cm ~ 10cm, 정지궤도 상에는 약 0.5m ~ 1m보다는 커야 한다. 따라서, 이보다 작은 크기의 우주쓰레기는 간접적인 방법으로 확인할 수밖에 없다. 이를 위해서 NASA는 1984년 LDEF(Long Duration Exposure Facility)라는 위성을 궤도에 올린 후 1990년에 우주왕복선으로 회수한 적이 있다. 이 LDEF 위성은 우주쓰레기와 일부러 부딪치는 것이 주 임무인 우주쓰레기 탐지용 인공위성이었다. 12면체 모양의 LDEF 위성에는 다양한 재질의 판이 붙어 있는데, 우주왕복선을 이용해 위성을 회수한 다음 우주쓰레기와 충돌 횟수 등을 분석하였다.   또한, 우주왕복선이 우주비행을 하는 동안 각종 미세한 우주쓰레기와 충돌로 인해 발생한 우주왕복선 표면의 움푹 파인 흔적 등을 조사함으로써 미세한 우주쓰레기의 분포 등을 간접적으로 추정하기도 했다. 물론 지상 실험실에서도 일정중량, 일정크기를 가진 각종 재질로 만든 시편이나 인공위성 모양 모형에 대해 총알 모양의 가상 우주쓰레기를 매우 빠른 속도로 충돌시켜보고 이때 발생하는 파편들의 발생량을 토대로 우주쓰레기 발생량을 추정하기도 한다.

 

우주쓰레기 탐지용 인공위성 LDEF. <출처: NASA>

 

 

우주쓰레기 문제를 해결하기 위한 국제적 노력 우주쓰레기가 지구 주위 우주탐사환경을 위협하고 있지만, 어느 한 국가만이 나서서 해결하기 어렵다는 인식이 제고되면서 최근 들어 국제사회가 자국의 위성을 우주쓰레기로부터 보호하기 위해 상호 공조하고자 하는 노력이 시작되고 있다. SDA(Space Data Association) 라는 비영리기구의 설립도 그 중 하나다. 2009년에 설립된 SDA는 민간목적으로 운용 중인 위성운영자들을 대상으로 수집한 위성들의 궤도데이터를 공유할 수 있는 역할을 하며 상호 간의 충돌위험분석 서비스를 제공하고 있다. 미 국방부 산하의 합동우주작전국(Joint Space Operations Center)도 역시 2010년부터 정밀궤도정보를 바탕으로 국제공조를 통한 우주쓰레기와의 충돌위험을 경감시키고자 민간 위성운영자들에게 우주쓰레기와의 충돌위험분석결과를 담은 보고서를 제공하기 시작했다. 또한, 유럽연합도 유럽우주감시망을 2014~2015년까지 구축할 계획이며, 해당 감시망을 통해 얻은 우주물체 궤도정보를 미국과 공유하여 더욱 정밀한 충돌위험분석 리포트를 생성하여 인공위성 운영자들에게 제공할 계획을 갖고 있다. 인공위성 운영자들은 제공된 충돌위험분석 리포트에 담긴 정보들을 이용하여 충돌확률 등을 계산하게 되고, 만일 충돌 가능성이 매우 높다고(대략 확률 1/1,000 이상) 판단되면 위성에 달린 추력기를 이용하여 위성의 고도를 높이거나  선회 주기를 조절하는 등의 방법으로 충돌을 피하도록 한다.

 

우주쓰레기와 부딪혀 우주왕복선 챌린저의 창문에 난 흔적.

우주쓰레기 때문에 부서진 우주정거장 미르(Mir)의 태양전지판.

 

 

우주쓰레기, 이제는 누군가 치워야 할 때 우주는 깨끗하고 하염없이 넓은 공간으로만 보인다. 하지만, 지금도 인공위성들은 하루에도 몇 번씩 수백 m 혹은 수십 m 거리를 두고 스쳐 지나쳐가는 우주쓰레기들로부터 위협을 받고 있다. 하지만, 기술적인 한계 또는 운영상의 비용문제 때문에 이를 피해 다니기도 쉽지 않은 상황이다. 골목길의 쓰레기를 누군가 치우지 않는다면 쓰레기가 넘쳐나 아무도 길을 다니지 못할 것은 당연하다. 마찬가지로 인류가 우주쓰레기 문제에 대해 지금부터라도 본격적인 고민을 하지 않는다면 머지않은 미래에 우리 후손들은 더 큰 비용과 대가를 치르면서 우주쓰레기와의 전쟁을 치를 수밖에 없다는 것은 소설의 이야기가 아닌, 자명한 현실이다.

 

 

 

글 김해동 / 공학박사, 한국항공우주연구원

 

 

1-2. 위성의 예측 불가능한 추락

 

수명을 다한 인공 위성이 지상 추락을 앞두고 있다. 추락 예상 시간은 한국시간으로 오늘 밤부터 내일 밤 사이이다.

문제는 이 위성의 추락 지점이 정확히 예측되지 않는다는 점이다.

유럽우주청(ESA)에 따르면 '고체(GOCE)'위성의 무게는 약 1톤에 달한다. 2009년 발사돼 저궤도에 머물며 그동안 해양선 변화, 지구 자기장 등을 관찰하다 연료가 다해 지구로 떨어진다.

고체위성은 일단 대기권에 돌입하면 대부분 불타 버리고 45조각 정도만 지구표면에 충돌할 것으로 보인다.

이중 가장 큰 파편은 91㎏에 달할 것으로 예측된다. 핵폭탄급 위력은 아니더라도 정면 충돌시 치명적인 피해가 발생할 수 있다. 더구나 위성 자재나 남은 연료에서 나오는 중독성 물질에 따른 폐해도 우려된다.

고체위성의 미션매니저 룬 플로버그하겐은 "위성은 지금 엔진이 없는 비행기와 같다"면서 "대기권의 상황은 급변하기때문에 어디로 충돌할 지를 예측하는 것은 상당히 어렵다"고 말했다.

ESA는 "지구의 2/3이 물에 덮혀있고 대부분의 지역에 인구가 드물기 때문에 인명 및 재산 피해가 발생할 가능성은 지극히 낮다"고 설명했다.

한국천문연구원은 "고체위성이 한반도 인근에 낙하할 가능성은 희박하다"면서도 "정확한 낙하시각과 장소는 추락 2~3시간 전에야 분석 가능하기 때문에 만일의 사태에 대비해 언론 등을 통해 상황을 예의 주시해야 한다"고 당부했다

고체위성은 일반적인 위성보다 빠른 속도때문에 '우주의 페라리'라는 별명으로 잘 알려져 있다. 고체위성은 낮은 궤도에서 매 88분마다 지구 한바퀴를 돌며 지구의 중력지도를 그렸다.

4억5000만달러를 들여 2009년 발사한 고체위성은 예상보다 연료 소모가 적어 예상 수명보다 2년을 더 작동했고 지난 10월 21일부터 중력에 끌려 낙하를 시작했다.

유럽우주청의 지구관찰 감독관 볼커 리에버그는 "고체위성 덕분에 과학자들은 언제나 사용할 수 있는 가장 정확한 중력 데이타를 얻었다"면서 "이를 토대로 새로운 과학적 성과를 얻을 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 미래창조과학부와 국방부는 6일 부터 한국천문연구원 내에 상황실을 설치해 GOCE 위성추락상황을 실시간으로 분석하고 웹사이트(http://reentry.kasi.re.kr)와 트위터(@kasi_news)를 통해 전파하고 있다.

또 한반도 인근에 추락할 것으로 예측될 경우 뉴스, 주요 포털 사이트, 민방위 본부 전파체계 등을 활용해 추락상황을 전파할 예정이다.

유럽우주청도 웹사이트(http://www.esa.int)를 통해 GOCE위성의 낙하 상황을 업데이트 하고 있다.

 

 

1-3. 통제되지 않은 불법 정보수집

 

미국은 냉전시대인 1940년대 중후반부터 이미 공산권의 움직임을 감시하기 위한 글로벌 도·감청 시스템, ‘에셜론(Echelon)’을 영국·캐나다·호주·뉴질랜드(일명 ‘Five Eyes’) 등과 공동으로 개발·운영해온 것으로 알려져 있다. 현재 활동 중인 모든 첩보 시스템의 원조격인 에셜론은 120개가 넘는 인공위성과 암호해독 및 음성분석 능력을 가진 슈퍼컴퓨터를 동원해 하루 30억건의 통화를 감청하는 것이 가능하다.

또 전화, 팩스, 전자메일, 라디오 전파는 물론 인공위성이나 해저 케이블, 광선로를 통한 전화통화와 메시지 등 지구상에서 오가는 거의 대부분의 유·무선 통신내용을 도청할 수 있다고 한다.

이렇듯 초기 공산권 감시의 목적으로 운영되던 에셜론 등의 미국 첩보 시스템들은 냉전시대가 종식되면서 더욱 업그레이드되어 최근에는 자국 기업의 이익이나 대테러 방지 목적으로 활용되고 있으며, 도·감청 대상도 우방국과 적국, 각국의 지도자와 일반인을 구별하지 않고 무차별적으로 광범위하게 이루어지고 있다.

 

1-4. 그 외 인공위성 개발 및 발사단계에서의 위험성 등

 

 

 

2. 국경을 초월하여 적용이 가능한 강력한 법적 규제

위에서 열거한 여러가지 문제들이 발생하지 않도록 개발단계에서부터 발사하여 사용 후 폐기하는 과정까지 관리,감독할 수 있는 범국가적 기구를 만들어서 강력한 법적 기준을 만들고, 이를 적용하여야 함.

 

 

 

3. 허용하여야 함.

인류가 짧은 기간에 눈부신 과학적 성취를 이룰 수 있었던 이유는, 개인과 개인이 조직화된 민간에 의한 경우가 많았다. 이러한 개인과 민간의 시도가 인류 과학 발전에 보다 좋은 영향을 끼칠 것임은 동서고금을 통하여 입증된 사실임에도 불구하고 1항과 같은 문제점 때문에 제한하는 것은 근시안적인 발상이다.

따라서, 2항과 같은 인공위성 개발에 대한 기준을 만들어서 문제점을 최소화하는 것을 전제로 허용하여야 한다.