"우주 쓰레기 걱정 마"…우주 파편 방호용 복합 소재 개발 [우주로 간다]

美 아토믹-6, 다기능 복합소재 ‘스페이스 아머’ 개발

우주선과 우주비행사를 우주 쓰레기로부터 보호할 수 있는 다기능 복합 소재가 개발됐다고 우주과학매체 스페이스닷컴이 최근 보도했다.

보도에 따르면, 미국 조지아주에 본사를 둔 항공우주기업 아토믹-6(Atomic-6)는 섬유-수지 제조 방식을 통해 우주 파편과의 충돌에도 견딜 수 있는 복합 소재 ‘스페이스 아머(Space Armor)’를 개발했다.

우주 쓰레기로부터 우주선과 우주비행사를 보호해 주는 스페이스 아머 타일은 다양한 모양으로 만들 수 있다. (출처=아토믹-6)

회사 측은 "위성과 우주비행사들은 궤도 상에서 수백만 개의 추적 불가능한 초고속 입자들로부터 끊임없이 위협받고 있다”며, "고속도로에서 앞유리에 부딪히는 자갈처럼 궤도 파편 또한 언제든 충돌해 우주선에 심각한 손상을 입힐 수 있다"고 밝혔다.

특히 우주 쓰레기는 고속도로 자갈과는 달리 시속 2만5천㎞ 이상 속도로 충돌할 수 있다. 이처럼 빠른 속도의 물체와 우주선이 충돌한다면 연료 탱크에 구멍이 나거나 배터리와 기타 부품이 파손될 수 있다.

트레버 스미스 아토믹-6 최고경영자(CEO)는 “복합재료는 오랫동안 초고속 미소유성체(MMOD) 방호를 위한 해결책으로 주목받아왔다”며, “아토믹-6는 제품 설계와 복합 소재 기술을 결합하여 그 비전을 현실로 만들어냈다”고 밝혔다.

지구를 둘러싼 우주쓰레기를 상상한 모습 (사진=ESA)

또, 그는 섬유와 수지를 결합해 복합소재를 만드는 ‘섬유-수지 제조 방식’은 통신 장비를 보호할 뿐만 아니라 통신 신호를 통과시킬 수 있는 ‘전파 투명성’도 보장해준다고 설명했다. 이는 위성과 지상 간 임무 수행에 필수적인 무선 통신 신호를 방해하지 않으면서 우주선을 안전하게 보호할 수 있다는 의미다.

스미스는 "스페이스 아머는 육각형 타일로 제공되지만, 실제로는 원하는 거의 모든 모양으로 제작할 수 있다"고 밝혔다.

한편, 수십 년간 우주 쓰레기의 공격을 막기 위해 ‘휘플 실드(Whipple Shield)’가 널리 사용돼 왔다. 이는 이 구조물은 1940년대 미국 천문학자 프레드 휘플이 처음 고안해 오늘날에도 여전히 사용되고 있다. 휘플 실드는 보통 알루미늄으로 제작돼 충돌 시 초기 충격을 흡수하는 역할을 하나 금속으로 만들어져 충돌 시 파편이 생긴다. 이 파편 잔해는 다른 위성이나 우주비행사를 공격할 수 있는 유해한 2차 파편이 된다.

아토믹-6의 스페이스 아머는 지구에서 광범위한 초고속 충돌 테스트를 거쳤다. 이 시험에는 특수발사 장치를 이용해 우주 쓰레기와의 고속 충돌을 재현했다. 스미스는 내년에 아토믹-6가 스페이스 아머 타일을 위성 고객과 함께 실제 궤도에 올려 테스트할 예정이라고 밝혔다.