우주쓰레기 제거 장치 첫 개발…전기밥솥 크기지만 돛처럼 펼쳐져 포획

한국항공우주연구원 "청소위성에 궤도이탈장치 여러 대 탑재…경제성·재사용성 높여"

전기밥솥 크기 우주쓰레기 제거 장비가 처음 개발됐다.

한국항공우주연구원은 지구 저궤도 우주쓰레기를 포획·제거할 수 있는 궤도이탈 장치를 개발하고, 지상 시연에 성공했다고 13일 밝혔다.

우주쓰레기는 인공위성이나 로켓 잔해, 충돌 파편 등 지구 궤도에 남아 있는 인공 물체로 초속 7~8km 속도로 지구 궤도를 돈다. 위성이나 우주선과 충돌때 위험이 크게 따른다. 추적가능한 10cm 크기 이상은 수만 개, 1cm 이상은 수십만 개, 그 이하는 수억 개로 추정된다.

한국항공우주연구원 위성시험동 발사환경시험실에서 전개를 마친 궤도이탈 장치의 태양돛 전체 전개 평면 투영 사진.(사진=한국항공우주연구원)

항우연은 주로 위성에 큰 영향을 미칠 대형 쓰레기 위주로 포획, 처리할 방침이다. 현재 기초 연구 단계로 개발을 진행 중이다. 총괄은 항우연, 장비 제작은 캠틱조합기술원이 맡았다. 궤도이탈장치는 지난해 4~9월까지 1억 5,000만원, 태양돛은 지난 2024년 8,000만원 정도로 개발했다.

우주쓰레기 제거 장비는 태양돛이 포함된 궤도이탈장치가 핵심이다. 지구상공 500km 저궤도를 돌 청소위성에 여러 대의 궤도이탈장치를 탑재해 우주쓰레기를 제거한다는 개념이다.

궤도이탈장치 1대가 우주 쓰레기를 포획하면, 위성으로 살살 끌고 온뒤 그리퍼 4대(로봇팔)로 쓰레기를 붙들게된다. 이어 궤도이탈장치는 청소위성에서 분리되며, 속도가 줄면서 지구 대기권으로 진입한 뒤 공기와의 마찰열로 소각시키는 식이다.

장치 크기는 약 12U로 24cm x 24cm x 35cm크기다. 무게는 20kg 이내다. 또 태양돛은 펼쳐질 경우 가로 5m x 세로 5m 크기다, 돛 재질은 코팅된 PET 필름이다.

항우연 측은 향후 이 기술이 상용화될 경우 청소 위성 반복 운용이 가능해져 재사용성과 경제성을 크게 높일 것으로 기대했다.

항우연은 또 우주쓰레기 제거뿐 아니라 랑데부·도킹 기술, 심우주 태양 돛 추진 기술 등 다양한 우주 분야에도 활용 가능할 것으로 내다봤다.

김민기 책임연구원은 "궤도이탈 장치는 우주쓰레기를 견인판에 붙여 끌어오는 견인 기능과, 이렇게 접근한 우주쓰레기를 안정적으로 붙잡는 포획 기능을 갖추고 있다"며 "특히, 궤도이탈 장치가 전기밥솥 크기의 소형 장치임에도 불구하고, 전개 시에는 원룸 바닥을 덮을 수 있는 약 25㎡ 규모로 태양 돛 처럼 펼쳐져 쓰레기를 포획하게 된다"고 설명했다.

김 책임은 "기존 우주쓰레기 제거 방식은 청소 위성이 우주쓰레기에 직접 접근해 포획한 뒤 대기권 재진입을 유도하는 식이었다. 고가 위성이 일회성 임무에 사용될 수밖에 없는 한계가 있었다"며 "이 장비는 우주쓰레기를 제거하는 궤도이탈 장치와 이를 운반·투입하는 청소 위성을 분리하는 개념"이라고 부연 설명했다.