[Remake] 로켓 발사! 우주산업, 환경도 생각해줘~

[Remake] 로켓 발사! 우주산업, 환경도 생각해줘~

대학생신재생에너지기자단 22기 박도원, 23기 정수정, 23기 안윤아

 

19기 정승준, 19기 정지영 님의 “누리호 발사 성공과 우주 개발, 그 이면의 환경문제" 기사의 Remake 버전입니다.

기사 작성에 도움을 주시고 배려해주신 정승준, 정지영님께 감사드립니다.

 

점점 커지는 우주 산업

전 세계적으로 우주 산업이 급속한 발전을 이루고 있다. 기술의 발전과 우주 탐사에 대한 관심의 증가로 인해 로켓 발사는 이전보다 훨씬 빈번하게 이루어지고 있다. 우리나라는 지난 5월 25일 한국형 발사체 '누리호'의 성공적인 발사를 통해 세계에서 8번째로 우주 발사체 기술을 보유한 국가가 되었다. 이와 함께 우주 산업에 대한 관심도 전 세계적으로 높아지고 있다. 우주 로켓 발사에는 우리가 주목해야 할 환경적 영향이 동반된다. 이에 로켓 발사가 환경에 미치는 부정적인 영향에 대해 알아보고, 이를 해결하기 위한 친환경적인 움직임에 대해 다루어 보고자 한다.

[자료 1. 확대되는 우주 산업]

출처 : 산업일보

 

로켓 발사의 환경 파괴

우주 사업 진보를 위해 우주 발사체를 쏘아 올리는 일이 잦아지면서 그로 인한 환경 파괴 문제가 함께 우려되고 있다. 지상에서는 우주 발사체를 하늘로 쏘아 올리기 위해 필요한 각종 연료가 대기에 부정적 영향을 미칠 뿐만 아니라 발사체를 발사시키는 과정에서 부지 주변 생태계에 손상을 가할 수 있기 때문이다. 우주에서는 우주 쓰레기가 우주 환경을 파괴한다는 문제가 있고 이는 예전부터 꾸준히 언급돼 온 문제다.

올해 5월 1일, 미국 환경단체는 일론 머스크가 이끄는 우주기업 ‘스페이스X’의 대형 우주선 ‘스타십’ 발사로 주변 환경이 파괴됐다고 주장하면서 발사 허가를 내준 미연방항공청(FAA: Federal Aviation Administration)을 상대로 소송을 제기했다. 미국 5개 환경단체는(생물다양성센터, 미국 조류보호협회, 문화유산단체, 서퍼라이더 파운데이션, 세이브 리오 그란데 협곡) FAA가 포괄적인 환경 영향에 대한 검토 없이 스페이스X의 스타십 로켓 발사를 허가해 국가환경정책법을 위반했다고 말했다. 스페이스X의 스타십은 올해 4월 20일 달과 화성 탐사를 위해 개발된 대형 우주선으로 첫 지구궤도 시험비행을 시도했다가 실패했다. 당시 스타십은 이륙 후 약 4분 만에 상공에서 폭발했다.

[자료 2. 스타십 발사 시설 파손으로 잔해가 인근 지상에 떨어진 모습]

출처 : 연합뉴스

문제는 스타십의 폭발이 주변 환경을 파괴했다는 점이다. 미국 어류 야생동물보호국에 따르면 폭발에서 나온 불꽃이 인근 지상으로 떨어져 1.4ha 규모의 화재를 일으켰다. 또한 산산조각 난 기체 잔해는 발사가 이뤄진 텍사스주 보카치카 주립공원과 해변 그리고 가까운 야생동물 보호구역 인근 지역에까지 떨어졌다. 로켓 발사대도 폭파돼 파편 조각이 수 킬로미터 날아갔다. 일론 머스크는 스타십 발사가 이뤄진 이후인 4월 29일 자신의 트위터에 ‘환경에 의미 있는 피해는 없었다’고 말했지만 우주 발사체가 발사되는 과정에서 환경 파괴적인 면을 무시하기 어려운 상황이다.

로켓 발사 시 이산화탄소 배출량이 비행기의 약 100배라는 연구 결과도 우주 산업이 환경에 부정적인 영향을 준다는 주장에 힘을 싣는다. 영국 런던 유니버시티 컬리지의 엘로이즈 머레이즈 교수 연구에 따르면 우주여행을 위한 로켓 발사는 승객 4명을 기준으로 했을 때 200~300톤의 이산화탄소를 발생시킨다. 장거리 여객기가 승객 1인당 1~3톤의 이산화탄소를 배출시킨다는 점을 고려했을 때 훨씬 많은 양이다. 또한 로켓 연료에 포함된 메탄과 염소 등 여러 물질은 지구 오존층에 안 좋은 영향을 준다고 머레이즈 교수는 말했다. 우주를 향한 로켓 발사는 아직 많지 않지만 2021년 기준 10년 동안 매년 5.6%씩 느는 추세다. 로켓 발사로 인한 환경 파괴가 앞으로 더욱 커질 수 있다는 뜻이다.

 

친환경 연료부터 원심력 발사까지, 환경을 생각한 로켓 발사 기술

오염물질 배출이 적은 연료를 개발하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 영국의 로켓 제조업체 오벡스(Obex)는 생물자원을 재활용해 만든 바이오 연료를 탑재한 로켓 ‘프라임’을 개발 중이다. 영국 엑서터대 연구에 따르면 ‘프라임’의 이산화탄소 배출량은 화석연료를 쓰는 비슷한 크기의 로켓보다 86% 줄일 수 있다고 한다. 또 다른 영국의 로켓 업체 ‘스카이로라’는 2020년 폐플라스틱으로 만든 대체 연료 ‘에코신’을 개발했다. 자체 시험 결과 에코신은 온실가스 배출량을 45% 줄일 수 있다고 한다.

제프 베이조스가 설립한 민간 우주기업 ‘블루오리진’은 액체 산소와 수소를 이용하는 친환경 로켓 엔진을 개발했다. 이 엔진은 연소 시 물만 방출해 환경을 오염시키지 않도록 했다. 다만 폭발 가능성이 크고 극저온을 유지해야 한다는 어려움이 있다. 미국은 ‘스타더스트’를 개발해 농업폐기물로 만든 바이오 연료를 사용하는 기술을 개발하기도 했다. 지난해 시험 발사에 성공한 ‘스타더스트’는 ‘친환경 연료를 사용한 세계 첫 상용 발사’에 성공했다.

연료 없이 로켓을 발사하는 기술을 개발하는 기업도 있다. 미국의 스타트업 ‘스핀 런치’는 원심력으로 로켓을 발사하고자 했다. 발사대의 회전 팔에 로켓을 장착한 후 빠르게 회전시켜 돌팔매질하듯 로켓을 날려 보내는 방법이다. 이때 로켓은 최대 시속 8000km를 낸다. 위성을 궤도에 올린 뒤 분리된 로켓은 회수해 재사용한다. '스핀 런치'는 2022년 9월 27일 10번째 발사 시험을 성공적으로 마쳤고, 2026년까지 소형 위성을 지구 저궤도(1000km)에 올리는 것을 목표로 하고 있다. 기술이 상용화된다면 보다 친환경적일 뿐만 아니라 연료 사용량과 발사 비용도 줄일 수 있다.

'스핀 런치'는 지구 중력을 이기는 데 필요한 1단 로켓 엔진과 연료가 필요 없기 때문에 연료 사용량은 4분의 1로, 발사 비용은 10분의 1로 줄일 수 있다. 다만 가속기 내 회전 시 발생하는 중력가속도가 1만G에 달하기 때문에 사람은 탈 수 없고, 인공위성이나 화물 발사용 무인 로켓으로만 이용할 수 있다. ‘스핀 런치’는 미국 항공우주국(NASA)과 계약을 맺고 올해 말 특별한 로켓 발사 시험을 계획하고 있다. 상업 발사 성공 시점은 2024년으로 잡고 있다.

[자료 3. 연료 대신 대형 원심분리기로 로켓을 발사하는 스핀런처.]

출처 : 스핀런치

국내에서도 친환경 우주산업을 위한 노력이 이어지고 있다. 지난 2월 오영훈 제주지사는 ‘우주산업 육성 기본방향’을 발표해 제주에 소형 위성 로켓을 발사할 수 있는 기지를 조성하고 우주 기업들을 유치하고자 한다고 밝혔다. 특히 민간이 주도하는 소형 위성 로켓 발사에 LNG나 수소 등 친환경 연료를 사용하는 기술을 개발할 계획이다.

 

우주 산업이 나아가야 할 방향

환경 문제가 심각해지는 가운데 우주 산업의 발전은 환경 파괴에 대한 우려를 일으키고 있다. 로켓 발사는 대기 오염과 생태계 파괴, 그리고 우주 쓰레기 문제 등을 일으킬 수 있다. 그러나 친환경 연료와 혁신적인 로켓 기술의 개발을 통해 이러한 문제를 해결할 수 있는 가능성이 보인다.

세계적으로 여러 기업과 연구팀은 환경오염이 적은 바이오 연료와 폐플라스틱 연료, 액체 산소와 수소를 사용하는 친환경 로켓 등을 개발하고 있다. 또한 연료 없이 원심력을 이용한 로켓 발사 기술도 주목받고 있다. 이러한 친환경 연료와 혁신적인 로켓 발사 기술의 도입으로 로켓 발사의 환경 파괴를 최소화할 수 있을 것이다. 국내에서도 친환경 우주산업을 육성하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 제주를 중심으로 소형 위성 로켓 발사를 위한 기지 조성과 친환경 연료를 사용하는 기술 개발 등이 추진될 예정이다.

우주 산업은 미래에 더욱 발전할 것으로 예상된다. 중요한 것은 우주 로켓 발사의 환경 파괴 문제에 대한 인식과 대응이다. 우리는 친환경적인 움직임을 촉진하고, 혁신적인 기술을 활용하여 우주 산업의 지속 가능성과 환경 보호를 모두 이룰 수 있는 방향으로 나아가야 한다. 우주 발사를 통해 우리는 더 넓은 세계를 탐험하고 발전시킬 수 있지만, 그 과정에서 환경 오염을 최소화하기 위한 노력이 필요하다.

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로켓과 환경오염에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "누리호 발사 성공과 우주 개발, 그 이면의 환경문제", 19기 정승준, 정지영, https://renewableenergyfollowers.org/3326

누리호 발사 성공과 우주 개발, 그 이면의 환경문제

2. "하늘에서 쓰레기가 내린다면", 21기 장세희, https://renewableenergyfollowers.org/3717

하늘에서 쓰레기가 내린다면

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참고문헌

[로켓 발사의 환경 파괴]

1) 에너지경제신문, 에너지경제, ‘로켓 발사 때 환경오염 발생량 비행기의 100배…우주여행 대중화 걸림돌 되나’, 2023.07.20., https://www.ekn.kr/web/view.php?key=20210720010003275

2) 임미나, 연합뉴스, “스타십 발사로 환경 파괴”…허가한 美 당국에 환경단체 소송, 2023.05.02., https://www.yna.co.kr/view/AKR20230502008600075

3) Katharine Gammon, The Guardian, “How the billionaire space race could be one giant leap for pollution”, 2023.07.19., https://www.theguardian.com/science/2021/jul/19/billionaires-space-tourism-environment-emissions

4) Lora Kolodny, CNBC, “FAA sued over SpaceX Starship launch program after April explosion”, 2023.05.02., https://www.nbcnews.com/science/space/faa-sued-spacex-starship-launch-program-april-explosion-rcna82289

[친환경 연료부터 원심력 발사까지, 환경을 생각한 로켓 발사 기술 ]

1) 김우현, 전자신문, “[KISTI과학향기] 돌팔매질로 로켓 발사? 환경을 생각하는 친환경 로켓 기술”, 2022.10.24., https://www.etnews.com/20221021000067

2) 양훼영, YTN 사이언스, “[사이언스 취재파일] 우주발사체가 온난화 부추긴다?... 친환경 로켓 기술 나온다”, 2022.11.07., https://science.ytn.co.kr/program/view.php?mcd=0082&hcd=0032&key=202211071608305741

3) 이인, 노컷뉴스, “제주에 소형 로켓 발사기지 조성... 우주산업 비전 발표”, 2023.02.01., https://www.nocutnews.co.kr/news/5887815

[우주 산업이 나아가야 할 방향]

1) 권세희, 어린이동아, “우주 개발 시대에 주목받는 '친환경 로켓'... 5,4,3,2,1... '착한 로켓' 발사!” ,2022.11.09., https://www.etnews.com/20221021000067

2) KISTEP기술예측센터,KASL 우주과학본부 , “우리활동확장시대: 미래 우리의 역할은?”, 2021, file:///C:/Users/%EC%95%88%EC%9C%A4%EC%95%84/Downloads/KISTEP+%EB%AF%B8%EB%9E%98%EC%98%88%EC%B8%A1%EB%B8%8C%EB%A6%AC%ED%94%84[2021-1]+%EB%AF%B8%EB%9E%98%EC%9A%B0%EC%A3%BC%EC%97%90%EC%84%9C+%EC%9A%B0%EB%A6%AC%EC%9D%98+%EC%97%AD%ED%95%A0%20.pdf