[과학을읽다]청소 or 사냥?…日, 놀라운 우주쓰레기 제거 기술 공개

日 아스트로스케일사, 2세대 모델 ELSA-M 동영상 공개
영국 원웹과 합작, 고장난 소형 위성 제거용 활용
우주쓰레기 제거는 물론 유사시 적국 위성 공격도 가능

일본이 개발 중인 우주 쓰레기 청소선의 세부적인 모습이 공개됐다. 말로는 청소용이지만 유사시엔 '사냥꾼', 즉 적국 위성망 파괴용으로도 쓰일 수 있어 성능과 제원에 관심이 쏠리고 있다.

일본 아스트로스케일사가 개발 중인 우주쓰레기 청소선 '엘사(ELSA)-M'의 상상도. 사진출처=아스트로스케일사

일본 민간 우주 스타트업 아스트로스케일(Astroscale)사는 지난 13일 유튜브 자체 계정에 개발 중인 우주 쓰레기 청소용 궤도선을 소개하는 동영상을 올렸다. 이 회사는 동영상에서 "우주는 위험할 정도로 혼잡하다. 행동이 필요하다"고 지적했다. 지구 궤도에 2200개 이상의 고장 난 위성이 있고, 위성 조각으로 인해 630회 이상의 충돌이 발생했다는 점을 거론한다. 그러면서 자신들이 개발하고 있는 ELSA-M(End of Life Service by Astroscale - Multiple)라는 이름의 새 우주쓰레기 청소용 궤도선의 모습을 공개했다. "세계 최초의 다중 제거 서비스(The world's first remover sevicer)'라는 소개도 덧붙였다. 한 번의 발사에서 장소를 옮겨가며 여러 개의 목표 위성을 제거할 수 있다는 뜻이다.

이 회사는 또 ELSA-M의 실제 임무 수행 방식도 동영상으로 보여주고 있다. ELSA-M은 고객이 제공한 위성의 위치를 추적해 다가가 시각적 검사를 한 후 방향과 속도를 맞추는 정렬 및 도킹 작업을 수행한다. 유럽 등에서 갈고리나 그물 등 물리적 포획 수단이 연구되고 있는 반면, ELSA-M은 강력한 자석을 이용해 의뢰 위성을 포획한다. 그런 뒤 추진기를 가동해 대기권 추락이 가능할 정도로 충분한 중력이 작용하는 고도로 끌어 내린다. 이후 고장 난 위성을 분리한 후 이탈해 고도를 바꿔가면서 또 다른 목표를 찾아 나선다.

이 회사는 이날 15년 이상 궤도에서 활동할 수 있고 목표를 좀 더 쉽게 포획할 수 있는 2세대 도킹 플레이트 모델을 공개하기도 했다. 그러면서 "다양한 서비스 옵션과 지구 궤도 자원의 보다 책임있는 사용을 위한 매우 요긴한 출발점이 될 것"이라고 밝혔다. 이 회사는 앞서 2021년 1세대 모델인 ELSA-D를 궤도에 시험 발사해 지난해 자기력을 이용한 목표물 반복 포획 시연에 성공했다. 하지만 몇 달 후 고장이 나는 바람에 더 이상 개발을 진행하지 못했다.

일본 아스트로스케일사가 지난 13일 공개한 가상 동영상에서 개발 중인 우주쓰레기 청소선 'ELSA-M'(왼쪽)이 목표 위성과 도킹하고 있다.

아스트로스케일사는 유럽우주청(ESA)과 영국우주청(USA)도 투자한 유럽-일본 합작 회사다. 특히 영국의 위성 인터넷 업체인 원웹(One-Web)과 계약을 맺었다. 원웹은 6000개 이상의 소형 위성을 지구 저궤도에 올릴 예정인데, 2024년부터 ESLA-M을 이용해 고장 난 위성들을 포획해 대기권으로 추락시키는 방식으로 제거할 예정이다. 이를 위해 원웹의 위성들에게는 ESLA-M의 자기 포획 장치에 딱 맞는 도킹 플레이트가 장착돼 있다.

고장 난 위성ㆍ파편 등 우주 쓰레기들은 초속 7.5km 이상 엄청난 속도로 지구 궤도를 돌고 있다. 위치 파악ㆍ근접ㆍ정렬ㆍ도킹ㆍ포획 등이 보통 까다로운 작업이 아니다. 그러나 점점 늘어나는 우주쓰레기로 인해 국제우주정거장(ISS)ㆍ위성 운용, 천문 관측 등에 심각한 지장이 초래되고 있다. 또 연료 보급ㆍ수리 등 위성 유지 관리 서비스의 수요도 높다. 여기에 우주쓰레기 제거 기술은 자국 위성 보호ㆍ적국 위성 제거 등 안보 측면에서도 얼마든지 활용될 수 있다. 이에 주요 강국들이 우주 쓰레기 제거 기술 개발에 열중하고 있다. 미국은 이미 비밀 임무를 수행 중인 X-37B 우주선을 통해 사실상 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 중국도 지난해 2월 스젠21호 위성이 고장 난 위성 제거 기술 시연에 성공했다. 우리나라도 한국과학기술원(KAISTㆍ카이스트) 인공위성연구소가 정부와 함께 오는 2027년까지 약 500억원을 들여 '포집위성 1호'를 개발해 발사할 계획이다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr