곽노필의 미래창
위성 급증 따라…지난해 1200개 재진입
우주 쓰레기 양산…충돌 위험도 높아져

2024년 8월 기준으로 작성한 활성 위성(초록색) 및 우주 쓰레기의 크기별 분포도. 유럽우주국 제공

임무가 끝난 뒤에도 작동 궤도에 남아 있는 위성은 파편으로 분해돼 수년간 궤도에 그대로 남아 있을 수 있다. 위성을 궤도에 쏘아 올린 로켓들 가운데 일부도 마찬가지로 궤도에 남는다. 궤도를 떠도는 이 우주물체들은 다른 위성이나 우주선과 충돌할 가능성이 있는 위험 물체들이다. 또 중력의 힘에 의해 점차 고도가 낮아져 지구로 추락할 위험도 있다.

유럽우주국(ESA)이 최근 발표한 우주환경 보고서를 통해, 온전한 형태의 위성, 로켓 본체가 매일 3개 이상 지구 대기권으로 재진입하고 있다고 밝혔다. 유럽우주국은 2017년부터 매년 우주환경보고서를 작성해 발표하고 있다. 

보고서에 따르면 2024년 한 해 동안 약 1200개가 지구 대기권에 재진입했다. 하루에 평균 3개가 조금 넘는 숫자다.

보고서는 발사 위성의 급증으로 우주에서 돌아오는 물체의 수는 앞으로도 계속 늘어날 것이며, 이는 결국 지구 대기의 건강과 지상에 있는 인간의 안전에 대한 우려가 될 수 있다고 경고했다. 현재 지구 궤도를 도는 활성 위성은 1만1천기, 10cm 이상 우주 쓰레기는 5만개가 넘는다. 중량 기준으로는 1만4천톤에 이른다.

이 가운데 미국, 유럽 등의 우주감시네트워크(Space Surveillance Networks)가 추적하는 것은 4만개 정도다. 지난해에만 충돌이나 폭발 등으로 인해 우주 파편이 3000개 이상이 추가됐다.

유럽우주국은 레이더와 망원경으로 추적할 수 있는 10cm 이상의 물체 말고도, 1~10cm 파편은 120만개, 1cm보다 작은 파편은 1억4천만개가 더 있을 것으로 추정한다.

미국의 천체물리학자 조너선 맥도웰은 지난달 4일 스페이스닷컴 인터뷰에서 “오늘만 해도 3개의 물체가 우주에서 돌아왔다”고 말했다. 그가 언급한 3개 물체는 스페이스엑스의 인터넷 군집위성 스타링크 2대와 43년 전에 발사한 러시아 정찰위성 ‘코스모스 1340’이다. 맥도웰에 따르면 현재 지구로 떨어지는 물체의 대부분은 스타링크 위성이다.

스페이스엑스는 향후 스타링크 위성 수를 수만대 더 늘릴 계획이다. 맥도웰은 그렇게 되면 지구 대기권으로 떨어지는 우주물체의 숫자가 하루 15개까지 늘어날 수 있을 것으로 예상했다. 게다가 아마존의 카이퍼위성, 중국의 군집위성 등 스타링크와 경쟁하는 위성들의 발사도 줄줄이 대기하고 있는 상태다. 

2025년 2월 스페이스엑스의 팰컨9 상단 로켓이 궤도를 이탈해 떨어지지면서 불길에 휩싸였다. Bennett Theile/스페이스닷컴

대기권 재진입 때 오존층 파괴 물질 배출

위성 운영업체들은 대략 5년마다 위성을 새로운 모델로 교체하고, 이전에 쓰던 것은 임무 종료 후 5년 안에 지구 대기권으로 진입시켜 태워버린다.

그러나 이 과정에서 유독 물질이 나온다. 위성 본체는 대부분 알루미늄을 소재로 쓴다. 알루미늄이 뜨거운 마찰열을 만나 산화되면 산화알루미늄이 생성된다.

산화알루미늄은 오존층 파괴를 가속화한다. 런던대 엘로이즈 마레 교수(대기화학)는 “산화알루미늄을 비롯한 금속 산화물, 기체 상태의 질소 산화물 등 오존 파괴 및 오염 물질이 그 어느 때보다 더 많이 추가되고 있다”고 말했다.

대부분의 우주쓰레기는 대기 마찰열에 의해 다 타버리지만 일부가 살아남아 지상까지 추락하면 재산과 인명 피해가 날 수 있다. 예컨대 지난 2월엔 스페이스엑스의 팰컨9 로켓 파편이 폴란드와 우크라이나 일부 지역에 떨어졌다. 또 3월엔 10cm 길이의 정체모를 금속 파편이 플로리다의 한 집 지붕을 뚫고 들어갔다. 나중에 이 물체는 3년 전 국제우주정거장에서 버려진 배터리의 잔해로 나중에 확인됐다.

물론 지구 표면의 70%는 바다이기 때문에 사람이 다칠 위험은 매우 낮다. 하지만 맥도웰 박사는 현재 인류가 처한 우주쓰레기 위협 상황에 대해 “주사위를 던지는 격”이라며 “결국 누군가는 불운하게도 다치게 될 것”이라고 말했다.

국제우주정거장의 조망모듈 큐폴라에 생긴 지름 7mm 구멍. 1천분의 몇mm 미만의 우주쓰레기 조각과 충돌해서 생긴 것이다. ESA/NASA

충돌 위험으로 일부 궤도 사용 못할 수도

갈수록 많은 위성이 궤도에 배치되는 상황에서 우주 쓰레기는 계속해서 늘어날 수밖에 없다. 보고서는 이미 저궤도(LEO) 일부 구역에서는 작동 중인 위성의 수가 우주 쓰레기의 수에 근접했다고 밝혔다. 보고서는 적극적인 제거 대책이 마련되지 않으면 일부 궤도는 앞으로 이용할 수 없을지도 모른다고 경고했다.

케슬러 증후군 사태가 오지 말란 법이 없다는 것이다. 케슬러 증후군이란 인공위성이나 우주 파편 밀도가 임계치를 넘어설 경우, 이들 간의 충돌이 연쇄적으로 발생해 우주 쓰레기가 폭증하면서 지구 궤도 전체가 우주 쓰레기로 뒤덮여 우주 활동이 사실상 불가능해지는 상황을 말한다.

우주 쓰레기의 이동 속도는 시속 2만7천km나 되기 때문에 1cm 정도의 물체라도 충돌할 경우 위성 시스템을 마비시키는 등 큰 피해를 입힐 수 있다. 2016년 국제우주정거장(ISS)의 전망모듈인 큐폴라 창에는 지름 1천분의 몇mm에 불과한 아주 작은 파편이 7mm 크기의 구멍을 낸 바 있다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr

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