최은정 한국천문연구원 우주위험연구실장/사진제공=천문연“우주쓰레기·인공위성을 비롯해 지구궤도를 떠다니는 우주물체들이 급속히 늘어 인공위성의 추락 및 충돌로 인한 국가적 재난의 위험성이 높아지고 있습니다. 우리나라는 우주재난에 대응할 행정 체계를 선제적으로 구축했지만 이를 뒷받침할 우주정보는 대부분 미국이 제공하는 자료에 의존하고 있어 우주감시 체계의 확충이 필요합니다.”
우주감시 분야의 권위자인 최은정 한국천문연구원 우주위험연구실장은 요즘 국내 천문 과학 분야에서 가장 주목받는 인물 중 한 명으로 꼽힌다. 뉴밀레니엄 시대에 접어들면서 해외 주요국의 인공위성들이 충돌해 우주쓰레기를 일으키는 일이 잦아지고 일부 우주정거장이 추락하는 등 전례 없는 우주재난 상황이 빚어지고 있기 때문이다.
최 실장은 18일 대전의 한 사무실에서 진행된 서울경제와의 단독 인터뷰에서 저서인 ‘우주쓰레기가 온다’를 소개하며 우주물체 증가로 인한 문제의 심각성을 전했다. 그는 “20여 년 전 (미국이) 발견해 등록한 우주물체의 수가 8,000여 개였는데 현재는 5만 100여 개까지 늘었다”고 말했다. 이어 “등록된 5만 100여 개 중 지구궤도에 남아 있는 우주물체는 약 2만 5,000개인데 여기서 3,000여 개 정도를 제외한 2만 2,000개 안팎이 (인공위성 충돌 파편을 비롯한) 우주쓰레기”라고 설명했다.
실제 우주쓰레기는 미국이 관측한 것보다 더 많을 것으로 예상된다고 최 실장은 밝혔다. 현재 지상에서 레이더 등으로 관측할 수 있는 우주물체의 최소 크기는 10㎝인데 그보다 작은 상당량의 우주쓰레기들이 지구궤도에 존재할 것으로 추정되기 때문이다. 우주물체의 크기가 10㎝ 미만에 불과하더라도 최대 시속 수만 ㎞ 이상의 속도로 날아다니기 때문에 우주탐사선이나 우주정거장·인공위성 등과 충돌하면 대형 참사로 이어질 수 있다.
특히 우주 진출의 주체가 다국적화되고 민간 기업까지 뛰어드는 뉴스페이스 시대로 들어서면서 우주물체로 인한 재난의 위험성은 커지는 추세다. 최 실장은 “과거에는 우주로켓을 한 번 발사할 때 탑재했던 위성 수가 대체로 한두 개 정도였는데 민간 기업들이 우주산업에 뛰어들면서 (발사 비용을 최소화하기 위해) 한 번 로켓을 발사할 때 많게는 수십 개에서 100개가량의 위성들을 담아 쏘아 올리고 있다”며 “그만큼 우주물체들끼리 충돌할 위험성이 높아지고 있으며 자칫하면 유인 우주 임무가 점점 더 힘들어질 수 있다”고 우려했다.
현재 우주물체 추락·충돌 재난에 대응할 수 있는 유일한 방법은 인공위성과 우주파편 등을 지속적으로 감시·추적하는 것이다. 만약 추락할 위험이 있는 우주물체가 발견되면 추락 시각과 위치를 예측해 대비하도록 조치하고, 운용하고 있는 인공위성에 근접하는 우주물체가 확인되면 충돌 예상 궤도에서 벗어나도록 운용하는 위성을 회피 기동시키는 것이다. 그러나 이를 현실에서 구현하기는 쉬운 일이 아니다. 최 실장은 “우주물체의 추락이나 충돌 위험을 피하기 위해서는 먼저 해당 물체들이 어디에 있는지 정확하게 알아야 하는데 현재의 기술력으로는 아직 한계가 있다”며 “예를 들어 우주파편이 서울 잠실동에 있다고 가정할 경우 우리가 알 수 있는 대략적인 위치는 해당 물체가 ‘서울에 있다’거나 ‘서울 송파구에 있다’는 수준”이라고 설명했다. 이어 “지상의 레이더·광학 추적 장비로 우주파편을 정밀하게 추적하기 위해 노력하고 있지만 작은 우주파편들의 경우는 반사면이 작기 때문에 빛 반사나 레이다파의 반사가 적어 정밀한 위치 파악이 힘든 경우가 많다”고 말했다. 따라서 현재로서는 인공위성이나 우주정거장 등이 회피 기동을 통해 다가오는 우주쓰레기를 피할 수 있을지 여부는 100% 확신할 수 없고 확률적으로만 결정된다는 것이다.
예를 들어 여러 우주물체들을 지상에서 추적 감시하다 그중 7일 이내에 우리 인공위성과 충돌할 확률이 어느 정도 있다고 생각되는 것들을 추려낸다. 이렇게 추려낸 물체를 분석해 그중 2~3일 내에 충돌 확률이 대략 1만 분의 1 이내로 예상되는 것들을 다시 가려내 충돌 예상 시점으로부터 1~2일 전 즈음에 미리 회피 기동하도록 위성에 명령을 내린다는 것이다. 이처럼 확률적으로 계산해 회피 기동을 하다 보니 인공위성이 움직여서 실제로 회피에 성공할 수도 있지만 되레 회피 기동으로 인해 충돌 위험이 높아질 가능성도 있어 전 세계 우주 당국이 딜레마를 안고 있다고 최 실장은 전했다.
우주물체의 추락·충돌로 인한 재난을 막을 수 있는 또 다른 방법은 우주쓰레기를 대기권에서 안전하게 처리하는 것이다. 최 실장은 “우주쓰레기를 처리하는 방법들로 우주그물이나 로봇팔·작살·끈끈이 등 우주청소용 위성을 개발하는 방안이 연구되고 있다”고 소개했다. 다만 “이런 청소위성을 쏘아 올려도 역시 정확한 우주쓰레기의 위치와 속도를 모르면 도리어 우주쓰레기와 청소위성이 충돌해 더 많은 우주파편이 발생할 수 있다”며 “기술적으로 우주쓰레기 청소를 실용화하려면 우주감시 기술이 우선적으로 뒷받침돼야 한다”고 지적했다.
이 같은 우주재난에 대비하기 위한 우리나라의 정책적 대비와 행정 체계 수립은 이미 세계적이라고 최 실장은 밝혔다. 그는 “우리 정부는 우주진흥법에 기반해 2014년부터 ‘우주위험 대비 기본계획’을 수립했다”며 “이를 기반으로 우주물체 추락·충돌들의 재난에 대비할 수 있는 매뉴얼을 굉장히 체계적으로 갖춰 세계적으로 앞서 있는 국가가 됐다”고 평가했다. 아울러 “만약 우주물체가 지상으로 추락할 경우 우리나라는 과학기술정보통신부·국방부·국가정보원·외교부·소방청 등 관련 부처들이 모두 종합적으로 관여하도록 매뉴얼화됐고 우주위험대책본부를 세워 통합 대응하도록 돼 있다”고 덧붙였다.
다만 우주감시 장비는 아직 선진국에 미치지 못하고 있다. 현재 우리나라는 우주물체에 대한 관측 데이터를 거의 대부분 미국으로부터 받은 뒤 해당 데이터를 바탕으로 우주재난 위험을 분석하는 방식으로 대응하고 있다. 예를 들어 톈궁 1호와 같은 통제 불가능한 우주물체가 추락한다고 하면 해당 우주물체의 궤도 정보는 미국이 공개하는 정보에 의존할 수밖에 없다. 우리 당국은 공개된 데이터를 바탕으로 위험도를 재분석해 추락 예상 시각과 위치를 분석하게 된다. 우리나라 인공위성에 근접하는 우주물체에 대해서도 마찬가지다.
최 실장은 “우리나라가 그간 투자를 늘려왔지만 아직 우주감시 능력은 미국 대비 10% 정도”라고 평가했다. 일반적으로 선진국들은 우주감시 장비를 ‘레이더→전자·광학망원경→레이저 추적 시스템’의 순서로 갖춰왔다. 반면 우리는 과기정통부의 지원하에 한국천문연구원이 아울넷(OWL-NET)이라는 명칭의 우주물체 전자광학 감시 체계를, 그리고 기존의 측지용 레이저 시스템 등을 기반으로 우주를 감시할 수 있는 레이저 관측소를 구축·운영 중이라고 최 실장은 소개했다.
현재 우리나라는 아울넷 망원경을 총 5대 설치해 운용하고 있다. 그 위치는 각각 국내의 대전과 보현산, 몽골 울란바토르, 모로코 마라케시, 이스라엘 미츠페라몬, 미국 애리조나다. 여기에 더해 앞으로 광학과 레이저 시스템의 추적 감시 한계를 극복할 수 있는 우주감시 레이더 시스템이 완비되면 이를 바탕으로 우주재난에 대비할 수 있는 감시 능력이 한층 개선될 것으로 최 실장은 내다봤다. 그는 “우리나라의 우주감시 능력이 앞으로 미국 대비 30~50% 수준까지 올라간다면 다른 우주 선진국들과 보다 상호 호혜적인 원칙하에서 동등한 데이터를 주고받으며 협력하게 될 수 있다”고 설명했다. 그는 이어 “일본의 경우 2조 원가량을 투자해 우주항공연구개발기구(JAXA)가 운영하는 우주감시 레이더를 만들어 아시아에서 우주감시 주도권을 잡으려 하고 있는데 (주도권 경쟁에서 뒤처지지 않으려면) 우리도 투자를 확충해야 한다”며 “그동안 정부의 우주감시 체계 구축 사업은 우주발사체·인공위성 사업 등 우주개발 예산 투자에서 밀려 있었지만 앞으로는 예산 배정 우선순위에 포함돼 미래를 대비할 수 있기를 제언한다”고 밝혔다.
