한국항공우주연구원

  고도 약 350∼450km에서 7.8km/s의 속도로 하루에 지구를 15.5바퀴를 돌고 있는 국제우주정거장(ISS)은 인류가 건설한 가장 큰 우주 구조물로써 2020년까지 운영이 연장되어 그 활용방안에 대한 고민이 깊어지고 있다. 2010년까지 투자된 비용은 약 1,500억 달러로 추정되고 있으며 1985∼2015년까지 ISS에 대한 NASA 예산은 587억 달러, 러시아의 예산은 120억 달러, 유럽은 50억 달러, 일본은 50억 달러 그리고 캐나다는 20억 달러로 집계되고 있다. 특히 ISS 구축을 위해 미국 우주 왕복선의 각 비행마다 14억 달러가 소요되어 총 36회의 비행에 총 504억 달러가 투입된 바 있다. 또한 매년 30~40억 달러의 유지비용이 소요되고 있는 점을 감안하면 그 활용에 대한 논의를 아니 할 수 없게 한다.
  흔히 말하는 무중력, 정확히는 미세중력을 이용하면 기존 전통적인 반도체와 달리, 고온과 주파수, 높은 전압에서도 잘 견딜 수 있는 반도체 칩을 만들어 낼 수 있으며 불완전한 실리콘 카바이드를 우리가 흔히 돈 주고 사먹는 와퍼와 같은 형태로 전환할 수 있다고 한다. 문제는 우주에서 이를 생산하는 비용이 너무 비싸다는 점이다. 기업들은 국제우주정거장으로의 수송에 적게는 2만에서 많게는 50만 달러에 달하는 비용을 감당할 것이냐? 이다. 심지어 NASA의 우주에서 과학연구 발전을 위한 비영리 센터(CASIS: the nonprofit Center for the Advancement of Science in Space)에서 향후 2년간 실리콘 카바이드 생산을 위한 실험을  ISS에서 할 수 있도록 허가를 받은 Acme社 역시 1세대 실리콘 카바이드를 파라볼릭 비행을 통해 생산할 계획인 점을 보면 우주에서의 실험과 생산이 결코 쉬운 작업이 아님을 보여주고 있다. 美 항공우주국(NASA)은 우주에서 과학연구 발전을 위한 비영리 센터(CASIS: the nonprofit Center for the Advancement of Science in Space)를 설립하고 매년 1,500만 달러의 예산을 투입하여 미세중력에 대한 과학적, 상용연구를  지원하고 있다. 즉, 상용 실험의 비용을 낮추기 위해 무료로 ISS에 수송하고 이를 우주인이 실험하도록 하여 이를 지원하고 있는 것이다.
  2011~2015년 사이 국제우주정거장에서 수행된 미션 162건 중 교육목적의 미션 62건, 학문연구가 38건, 상용목적의 미션이 56건에 해당 할 정도로 상용의 비중이 점차 높아지고 있다. 41건의 수송횟수 중에 25건이 CASIS가 지원한 상용 실험을 위한 것이었다.
  스페이스 X, 보잉&록히드 마틴, 블루오리진 등과 같은 일부 우주 산업체는 파라볼릭 비행을 포함한 준궤도, 지구궤도에서의 미세중력 실험을 수행하거나 지원하는데 큰 역할을 하고 있다. 또한 NASA는 비글로(Bigelow)와 같이 인간이 우주에서 거주할 수 있는 공간을 만드는 상용우주정거장, 우주호텔과 같은 프로젝트에도 지원을 하고 있다.
  한편 스페이스 탱고社는 우주정거장에서 21개의 실험을 연속적으로 수행 할 자동화 연구 시험시설을 보낼 계획이다. 과거의 연구들이 NASA나 국립보건연구소와 같이 정부기관에 의해 수행되어졌으며 이는 곧 지적 재산권 또한 정부기관이 갖고 있음을 의미한다. 이에 스페이스 탱고와 같은 기업은 투자에 의해 운용되고 대부분의 지적재산권이 투자자인 생명과학 산업체나 제약회사들이어서 그들에게 지적재산권이 돌아가게 된다. 이렇듯 생명과학이나 제약분야에서는 미세중력하에서의 실험을 통해 좋은 연구데이터를 얻었으며 이는 관련분야 연구에 발전에도 크게 기여할 것으로 전망된다. 예컨대 Vivo Biosciences社 같은 경우, 3차원 인간 세포와 종양연구에 특화된 기업으로 특정 암환자의 세포와 종양을 미세중력하에서의 배양실험을 통해 환자에게 보다 적합한 화학요법을 찾아내는데 활용하고자 한다. 이렇듯 우주공간, 미세중력의 환경은 물질과 재료과학연구에 크게 기여해 왔다. 1960년대 이미 ZBLAN이란 유망한 광섬유를 찾아냈지만 여러 가지 이유로 생산에는 실패했다. 그러나 이제는 그와 같은 것을 미세중력하에서 고품질의 ZBLAN을 생산할 수 있게 된 것이다. 미세중력하에는 0.5kg의 유리덩어리로 8km의 ZBLAN 섬유를 뽑아 낼 수 있기 때문이다.

  이러한 필요성과 여러 효용성에도 불구하고 여전히 많은 기업들은 우주비행에 소요되는 하드웨어나 미세중력 연구에 드는 2만~5만 달러에 달하는 비용부담에 주저하고 있다.  이러한 어려움을 극복하기 위한 한 방안으로 NASA의 신규비즈니스 우주사업 사무소(ECSO)의 책임자는 미세중력을 활용에 대한 시연을 보여줌으로써 각 기업들이 그 가운데에 각자의 사업에 적용할 수 있는 사업 아이디어를 얻도록 해야 한다고 말하고 있다.
  과거 일본의 시세이도 기업의 경우 ‘우주장미’를 활용하여 향수를 만들어 판매한 적이 있었다. 당시 큰 관심을 모은 것처럼 우주라는 공간이 갖는 가치는 활용가치는 여전히 높다고 할 수 있다. 여전히 국제우주정거장을 활용한 상업화에는 많은 어려움이 예견되고 있다. 그럼에도 불구하고 많은 연구기관과 산업체가 이를 활용하고자 하는 노력을 멈추지 않은 것은 우주공간이 갖는 가치 때문일 것이다.

■ 참조 ■
※ 국제우주정거장: 국제우주정거장(ISS: International Space Station)은 현재 러시아와 미국을 비롯한 전 세계 23개국이 참여하여 운동하고 있는 우주정거장으로(1998 최초 발사). 항법, 추진기관과 더불어 생명 유지장치와 키보(일본),  콜럼버스(유럽),등의 실험모듈을 갖추고 있음. 지구 저궤도에 속하는 330~435km 고도를 시속 27,743.8km의 속도로 매일 지구를 돌고 있음. 당초 2016년까지 운영될 계획이었으나 2011년 4월 러시아가 3개의 모듈을 새로 추가해 2020년까지 연장하기로 참여 국가들이 합의함.  

cf. 중국 텐궁(天宮) 1호: 중국 최초 우주정거장으로 CZ-2F 로켓에 실려 주취안 위성발사센터에서 2011년 9월 29일 발사. 중국은 러시아, 미국에 이어 세계 3번째 우주정거장 발사국이 됨. 궤도 380~393km 현재 궤도상에 떠 있는 유인우주정거장은 국제 우주 정거장과 톈궁 1호뿐임.

※ 이 글은 아래 자료를 참조하여 작성하였습니다.
1. www.spacenews.com (2016. 2.15일자 간행물)
2. 항공우주산업기술동향 12권1호, 13권1호
2. 사진출처: 동아사이언스. NASA 홈페이지 
4. Wikipedia 자료