나사에 1만5090개 파편 등록…우리 위성 7개 ‘미아’

미국-러시아 위성 충돌도…로봇팔로 수거기술 연구

지구 궤도에는 지난 1957년 옛 소련이 스푸트니크 1호를 발사한 이래 6600여개의 인공위성이 쏘아 올려졌다. 유럽우주국(에사)은 지난해 보고서에서 지구 궤도를 돌고 있는 인공물이 3만6131개에 이르며, 이 가운데 94%는 임무를 마치고 떠도는 인공위성이거나 부서진 파편들이라고 밝혔다. 에사는 2040년에 그 숫자가 12만7884개까지 늘어날 것으로 내다봤다. 미국 항공우주국(나사)의 ‘우주파편사업부’가 운용하는 미 우주감시망(SSN)에는 지난 1월6일 현재 위성체 3299개와 로켓 잔해물 및 파편 1만1791개 등 모두 1만5090개의 우주파편들이 등록돼 있다. 이는 지름이 10㎝보다 큰 경우만 추적한 것으로, 이보다 작은 파편까지 합치면 20만개가 넘는 것으로 추정된다. 인공위성을 띄워 보내는 과학자들로서는 언제 ‘기뢰’를 만날지 불안할 수밖에 없다.

» 미국 항공우주국(나사)의 ‘우주파편사업부’가 광학망원경과 레이더 관측자료 등을 참고해 만든 컴퓨터 그래픽. 하얀 점 하나하나가 인공위성이나 로켓 잔유물 등 우주 파편을 나타낸다. 출처: 미국 항공우주국  

우리 위성 7개도 떠돌이

한 달 뒤면 우리나라는 자체 개발한 첫 정지궤도 위성인 ‘통신해양기상위성’(통해기위성)을 보유하게 된다. 통해기위성은 다음달 말께 남미 프랑스령 기아나의 쿠루발사장에서 발사돼 궤도에 안착하면 우리나라가 보유하는 11번째 위성이 된다. 그러나 실제 운용하는 위성으로 따지면 4번째다. 11개 위성 가운데 1992년 8월 최초로 발사된 ‘우리별 1호’를 비롯한 우리별 시리즈 3기, 과학기술위성 1기, 상용통신위성인 무궁화 시리즈 2기, 다목적 실용위성인 무궁화 1호 등 나머지 7개의 위성은 임무를 모두 마치고 우주를 떠돌고 있다. 이들이 지구 대기권으로 들어와 산화하려면 적게는 수십년에서 많게는 1세기가 넘어 걸릴 것으로 예상된다.  

정대원 한국항공우주연구원 위성관제팀장은 “위성에 센서를 달아 파편을 피하는 연구 등을 하고 있지만 아직 장착을 해야 할 만큼 심각한 상태는 아니다”라며 “유엔 산하 국제전기통신연합(아이티유)에 위성 궤도와 주파수를 등록할 때 특정 파편이 많이 몰린 궤도를 피해 등록을 한다”고 말했다. 항우연에서는 운용 중인 아리랑 2호와 충돌할 가능성이 있는 수백개의 파편을 추적하고 있다. 강경인 한국과학기술원 인공위성연구센터 위성연구실장도 “우주 파편에 부닥칠 확률은 백사장에서 모래를 맞추는 격으로 극히 낮다”고 했다.      

'충돌' 남의 일 아닐 수도

그러나 지난해 2월 러시아 군사용 통신위성 코스모스 2251호와 미국 상업용 통신위성 이리듐 33호가 충돌하는 사고가 일어났다. 확률은 낮지만 충분히 일어날 수 있는 상황인 것이다. 나사 우주파편사업부는 실제로 지난해 우주 파편과의 충돌을 방지하기 위해 모두 9차례에 걸쳐 인공위성과 국제우주정거장(ISS)의 궤도를 수정했다. 나사는 인공위성의 경우 충돌 확률이 1만분의 1 이상일 때, 우주정거장이나 왕복우주선은 1천분의 1 이상일 때 실제 대응을 한다.  

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 좀 더 적극적으로 우주 쓰레기를 직접 수거해 치우는 기술을 연구하고 있다. 로봇팔을 가진 소형 우주선을 띄워 올려 지구 궤도에 남아 있는 우주 쓰레기들을 붙잡아 활용도가 떨어지는 궤도로 보낸다는 것이다. 일본 우주항공연구개발기구는 시제품 실험 중으로 2~3년 안에 실 궤도상에서 시범 실시를 선보일 계획이다.  

우리의 경우 수명이 다한 무궁화위성 1호를 잔여 연료를 이용해 애초 선회하던 궤도보다 150㎞ 이상 더 밀어올려 폐기궤도로 보내기도 했다.