[ESG경제=이진원 기자] 우주 환경에 관심이 많은 사람들은 앞으로 반년 정도 뒤에 세계 최초로 우주로 쏘아 올려진 목재 인공위성을 보고 흥분할지도 모르겠다.

미국 항공우주국 NASA와 일본 우주항공연구개발기구 JAXA는 내년 여름 우주 비행의 지속가능성을 높이기 위해 목련나무를 원재료로 해서 만든 위성을 우주로 발사할 계획이다.

위성의 이름은 리그노샛(LignoSat)으로, 현재 마지막 안전 점검을 받고 있다.

위성의 크기는 커피잔 정도로 초소형이다. 가로·세로·높이는 약 10cm에 불과하고 무게는 330g 정도다.

목련나무는 칼 손잡이부터 젓가락까지 다양한 용도로 활용되는데, 이번에는 우주 위성을 만드는 재료로 쓰였다.

교도 대학에서 이 우주-나무 프로젝트를 이끌고 있는 무라타 고지 교수는 지난달 CNN과의 인터뷰에서 “목재위성 개발은 생물학적 물질을 우주에서 사용할 수 있을까라는 고민에서 시작됐다”면서 “달이나 화성에 목조 주택을 지을 수 있을지 궁금해하다가 나무로 인공위성을 만드는 이론을 시험해보기로 했다”며 목재위성 제작 계기를 설명했다.

목련나무로 만든 위성

미국 해양대기청(NOAA)의 최근 연구에 따르면 성층권 대기 중에 떠다니는 에어로졸(aerosol·공기 중에 부유하고 있는 작은 고체 및 액체 입자)의 10%에 인공위성 등 우주선의 금속 입자가 포함된 것으로 나타났다.

이러한 금속 파편이 장기적으로 미치는 영향은 알려지지 않았지만, 과학자들은 지구의 취약한 오존층을 손상시킬 가능성에 대해 우려하고 있다. 즉, 자외선을 흡수해 지구의 생명을 보호해주는 오존층이 파괴되면 기후변화가 더 악화할 수 있다고 보는 것이다.

이런 면에서 목재위성이 금속 위성과 동일한 성능을 발휘하면서도 지구 환경에 더 좋을 것이라는 게 무라타의 생각이다.

그는 CNN에 “인공위성이 수명이 다해 대기권으로 재진입할 때 위성의 금속이 미세한 입자로 변하지만 리그노샛은 나무라서 타서 결국 가스가 된다”고 설명했다.

무라타와 그가 이끄는 팀은 지난 4년 동안 목재위성 프로젝트를 준비해 왔다.

이 과정에서 2022년에는 우주 환경 속에서 목재의 복원력이 어느 정도인지 시험하기 위해 목련, 체리, 자작나무 등 목재 샘플을 우주로 보내기도 했다.

그 결과 경목(硬木)인 목련은 상대적으로 가볍고 다른 수종에 비해 치수 안정성이 뛰어나 목재 인공위성 프로젝트에 적합한 나무로 꼽혔다.

무라타에 따르면 목재의 무게당 강도는 알루미늄과 동일하기 때문에 공간 구성 시 매력적인 선택이 될 수 있다. 실제로 국제우주정거장(ISS)에서 시험해본 결과 우주에서도 목재가 상당한 복원력을 보여줬다.

늘어나는 위성 수

인류는 1950년대부터 인공위성을 궤도에 올려놓기 시작했고, 2010년까지만 해도 매년 최대 100기 정도의 인공위성을 발사했다. 그러나 지난 10년 동안 상업적 발사가 더욱 활발해지면서 발사 위성 수가 급증했고, 그 결과 2021년에는 1400기가 넘는 위성을 우주로 발사한 것으로 추산된다.

인공위성을 추적하는 웹사이트인 오비팅 나우(Orbiting Now)는 올해 12월 현재 궤도에 진입해 있는 인공위성 수가 9000기에 이르는 것으로 잡고 있는데, 여기에는 재진입 시 소멸될 예정인 8270기의 저궤도 인공위성이 포함되어 있다.

앞으로 우주로 보내지는 위성과 로켓 수가 점점 더 증가할 것으로 예상되는 가운데 NOAA의 연구에 따르면 향후 수십 년 동안 성층권 대기 중 에어로졸의 절반 정도에서 우주선의 금속 입자가 포함되어 있을 전망이다.

NOAA의 과학자들은 지난 10월에 성층권 대기에는 우주 먼지와 함께 인공위성과 대기권 재진입 시 강렬한 열에 의해 기화된 로켓 부스터에서 나온 다양한 금속 입자로 가득 차 있다는 사실을 알아냈다.

악화하는 우주 환경

아직은 그래도 상황이 아주 심각하지 않다고 볼 수 있지만 우주로 쏘아 올리는 위성 등의 숫자가 빠른 속도로 늘어나고 있는 게 문제다.

유니버시티 칼리지 런던의 대기 구성·대기 질(Atmospheric Composition and Air Quality) 연구 그룹을 이끌고 있는 엘로이즈 마레도 시간이 지나면서 우주의 상황이 더욱 나빠질 수 있다는 데 동의한다.

그는 17알 일본의 더재팬타임스와의 인터뷰에서 “(우주 기업 스페이스X를 이끄는) 일론 머스크가 만일 하루에 세 번 스타십 발사하겠다는 꿈을 실현한다면 미래에 환경에 심각한 영향을 미칠 수 있다"며 "스타십 로켓은 매우 크고 대기를 데우는 데 매우 효율적인 블랙 카본을 생성하는 연료를 연소시키기 때문"이라고 지적했다.

스타십은 스페이스X가 달·화성 탐사를 위해 개발한 인류 역사상 최강·최대 로켓이다.

스페이스X는 스타십을 향후 화성 개척에 활용할 예정이다. 스타십은 한 번에 사람을 100명씩 태울 수 있는 막대한 수송 능력을 지녔다. 이를 통해 2050년까지 화성에 100만 명을 보내겠다는 계획이다.