[열린광장] 왜 지구를 떠나려고 할까?

“저 멀리. 더 멀리, 보다 더 멀리. 하루하루 더 낯설게만 느껴지는 이 지구를 떠나리라.” 베르나르 베르베르의 소설 ‘파피용’에 나오는 항공 우주국 프로젝트 매니저 이브 크라메르가 천체 망원경 렌즈의 고무 구멍에 눈을 박고 별이 총총한 밤하늘을 쳐다보며 자신에게 다짐하는 말이다.     왜 지구를 떠나려고 할까? 이유는 열역학 제1, 2 법칙에 의한 지구의 종말론 때문이다. 그것은 지구라는 고립된 계에서 에너지의 총량은 정해져 있고, 언젠가는 사용 불가능한 에너지인 엔트로피가 끊임없이 증가하여 마침내 지구가 파멸에 이르게 된다는 이론이다. 또한, 인류는 지구의 엔트로피 증가 과정을 역전시킬 수 없을 뿐 아니라, 이것은 이미 결정된 지구의 한계이기 때문에 일부 과학자들은 우주 공간의 또 다른 행성을 개발함으로써 이 문제를 해결하려고 한다.     열역학 제1법칙은 에너지 불변의 법칙이다. 이것은 우주의 에너지 총량은 우주의 시작부터 종말까지 일정하게 고정되어 있다는 이론이다. 단지 그 형태만 바뀔 뿐이라는 뜻이다. 그리고 열역학 제2 법칙은 미래에 어떤 일을 하는 데 사용 가능한 에너지의 양이 점점 손실된다는 엔트로피 증가의 법칙이다. 이 법칙에 의하면 우주의 전체 에너지양은 일정하며 전체 엔트로피는 항상 증가한다는 것이다.     이러한 열역학 제1, 2 법칙은 우주 이론의 기초라고 할 수 있다. 우주는 대폭발(Big Bang) 이후 엄청나게 농축된 에너지가 계속 팽창하며 분산됨에 따라 우주는 점점 무질서한 상태를 향해 변화하면서 결국에는 최대 엔트로피 상태, 즉 열 종말 상태에 도달하게 된다는 것이다.     “지구는 우리의 요람인데, 우리가 다 파괴해 버리고 말았소. 이제는 지구를 치유할 수도, 예전과 같은 상태로 되돌려 놓을 수도 없소. 집이 무너지면 떠나야 하는 법이오. 마지막 희망은 탈출이라고 나는 믿고 있소.” ‘파피용’에 나오는 억만장자 가브리엘 맥 나마라가 크라메르에게 한 말이다.     인류가 지구를 탈출한 후에 머나먼 우주여행을 하기 위해서는 연료 확보와 우주선 내 생태계 개발, 그리고 세대의 재생산이라는 필수 요건을 갖추어야 한다. 우선, 연료 문제는 무한 에너지인 빛을 이용하면 장기간 우주여행이 가능하기에 어느 정도 해결이 될 것으로 보인다.     그렇다면 식량은  어떻게 할 것인가? 우주선 내에 밀폐 공간인 아쿠아리움을 만들어 인공 광원, 즉 네온관 시설로 흙과 물, 풀, 나무, 곤충, 물고기, 포유류, 인간이 상호 순환할 수 있는 인공 생태계를 만들어야 한다. 마지막으로, 가장 중요한 필수 요건은 세대가 이어져야 한다는 것이다.  그래야만 다른 태양계에 있는 다른 행성에서, 다른 방식으로 새로운 인류를 만들 수 있기 때문이다.     이런 첨단 과학 기술의 발달은 인간을 더 먼 우주 공간의 행성을 찾아 나서도록 계속 부추길 것이다. 하지만, 일부 과학자들은 제레미 리프킨의 엔트로피 이론이 너무 일반적이며 실증적 근거가 부족할 뿐 아니라 지구를 닫힌 계로 보는 전제 자체에 오류가 있다며 비판한다.     과학의 궁극적 목표는 자연의 진리를 발견하는 것이다. 그러기에 이러한 비판 역시 과학적 발전의 중요한 과정이다. 설령 리프킨의 이론에 오류가 있더라도 그의 이론을 무조건 배척할 수만은 없는 실정이다. 왜냐하면 환경 오염, 지구 온난화, 가뭄과 폭우, 대규모 산불, 강력한 태풍과 허리케인은 사실상 엔트로피 이론을 뒷받침하는 자연현상임이 분명하기 때문이다.   손국락 / 보잉사 시스템공학 박사열린광장 지구 우주 이론 엔트로피 증가 장기간 우주여행

90살 ‘스타트렉’ 커크 선장, 진짜 우주여행 꿈 이뤘다

우주관광사업 '성큼'···우주정거장 여행 2000만달러

우주는 이제 돈이다. 인류는 우주에 오르기 위해 엄청난 자금을 쏟아 부었다. 하지만 이제는 우주를 이용해 돈을 버는 새로운 산업을 키워나가고 있다. 한국이 거액을 러시아에 지급하고 이소연씨를 우주로 올려 보낸 것도 넓은 의미에선 그 일환으로 볼 수 있다. 첫 한국인 우주인 탄생을 계기로 우주산업의 경제적 가치를 분석했다. 구체적인 우주산업으로 처음 등장한 것이 우주관광이다. 민간이 민간인을 대상으로 하는 우주관광은 여행 종류에 따라 세 가지 정도로 나눌 수 있다. 지구궤도를 벗어나 달이나 화성으로 여행하는 행성 여행이 가장 비싼 여행이다. 민간 차원에선 아직 성사된 적이 없고 계획만 있다. 그 다음이 지구 저궤도(지상 160~ 2000km) 여행이다. 지구의 모습을 목격하고 우주정거장에서 머물며 실험을 비롯한 임무를 수행하는 것이다. 지금까지 다섯 명이 이 여행을 떠났다. 가격은 2000만달러 정도다. 마지막으로 가장 싼 우주여행이 그보다 낮은 고도로 비행하며 무중력을 체험하는 것이다. 지구를 눈으로 볼 수는 없다. ◇우주관광인가 우주여행인가= 우주관광의 첫 테이프는 2001년 미국인 기업가 데니스 티토가 끊었다. 그는 개인으로선 최초로 우주여행을 했다. 2001년 4월 28일 러시아의 소유스 TM-32를 타고 7일 22시간 4분 동안 우주에 머물렀다. 그동안 지구를 128바퀴 돌았다. 사실 티토보다 앞서 민간인 신분으로 우주를 여행한 인물은 있었다. 1990년 우주를 다녀온 일본인 아키야마 도요히로와 1991년 우주여행을 한 영국인 헬렌 셔먼이 주인공이다. 하지만 이들은 모두 남의 돈으로 우주여행을 했기 때문에 자기 돈을 내고 하는 '우주관광'과는 다르다. 그래서 최초의 우주관광객은 티토로 치는 게 일반적이다. ◇스페이스 어드벤처스사 우주관광사업 주도= 자 그럼 인류 최초의 우주 관광객인 티토 이야기로 돌아가 보자. 티토가 최초의 우주 관광객이 된 것은 여러 사람의 꿈 덕분이다. 가장 먼저 꿈을 꾼 이는 제프리 멘버라는 미국인이다. 그는 1999년 상업 우주업체인 미르코프를 설립했다. 그는 민간자금을 들인 것으로는 첫 유인 우주정거장 리스 계약(99년 12월) 우주정거장행 유인 우주비행(2000년 4월 4일 출발 6월 16일 귀환) 우주 화물운송(2000년 4월 27일) 우주유영 사업(2000년 5월 12일) 등을 해냈다. 러시아 우주정거장인 미르를 이용한 사업이다. 그 다음으로 해낸 것이 최초의 우주관광객 계약이었다. 티토와 2000년 6월 19일 맺은 계약이다. 미르코프가 판매한 개인 우주여행 상품을 구입한 티토는 이 회사의 주선에 따라 러시아 우주항공청에서 여러 가지 검사를 받고 우주인 훈련 승인을 받았다. 우주관광 프로젝트는 스페이스 어드벤처스라는 회사로 넘어갔으나 티토는 우주정거장 미르가 2001년 3월 23일 폐기된 다음달 소유스 우주선을 타고 우주관광을 했다. 사라진 미르 대신 국제우주정거장(ISS)을 다녀왔다. 한국 최초의 우주인이 된 이소연씨의 여정과 거의 동일하다. 티토는 이 관광에 2000만달러를 지불한 것으로 알려졌다. 일부에선 1200만달러 정도만 줬을 것이라는 주장도 하고 있다. 사실 이 관광을 최종 주선한 스페이스 어드벤처스사는 현재 우주관광산업을 주도하고 있다. 1997년 설립된 이 회사는 지금까지 1억2000만달러 이상의 매출을 올렸다. 데니스 티토에 이어 2002년 4월엔 남아프리카공화국 사업가인 마크 셔틀워스가 똑같은 우주관광을 하고 '최초의 아프리카 우주인'이 됐다. 그 다음 2005년 10월엔 미국인 사업가인 그레고리 올슨이 ISS를 방문했다. 2006년 9월엔 이란계 미국인 사업가 아누셰 안사리가 최초의 여성 우주관광객이 됐다. 2007년 4월엔 전 마이크로소프트의 응용소프트그룹 사장을 지낸 헝가리계 미국인 사업가 찰스 시모니가 우주관광을 즐겼다. 올해는 러시아 의원인 블라디미르 그루즈데프와 미국인 게임 디자이너 리처드 개리오트가 우주관광을 예약하고 있다. 업계에선 우주관광이 앞으로 20년 안에 연 매출 10억달러 규모의 거대 산업으로 성장할 것으로 예상하고 있다. 스페이스 어드벤처스는 이미 5억달러의 투자를 받아 아랍에미리트와 싱가포르에 글로벌 스페이스포트(우주 공항)를 하나씩 건설하고 최초의 민간 달 여행을 2011년까지 해낼 계획이다. 야심만만한 CEO인 에릭 앤더슨의 야망이다. ◇보다 저렴한 세미 우주관광도= 낮은 고도에서 무중력 정도만 체험해보는 세미 우주관광도 인기다. 우주를 맛만 보는 것이지만 가격 경쟁력이 있어 업계에선 이 분야가 가장 빠른 속도로 성장할 것으로 내다본다. 2020년께면 매년 1만명 이상이 세미 우주관광을 즐길 것이라는 예상도 있다. 이미 영국의 사업가이자 탐험가인 리처드 브랜슨 소유의 버진 갤랙틱과 XCOR 에어로스페이스가 진출했으며 우주관광의 선구자인 스페이스 어드벤처스도 이 저가 분야로 진출을 확정했다. 로켓플레인 키슬러 등 수많은 민간업체가 진출을 고려 또는 시도하고 있다. 이 여행은 최근까지 20만 달러가 정가였다. 버진 갤랙틱은 세계 최초의 상용 우주선인 스페이스십2의 설계를 마치고 1월 이를 공개했다. 이 회사는 2010년 스페이스십2의 운항을 시작할 계획이다. 이 회사는 요금을 우선 20만달러로 잡고 차츰 내릴 계획이라고 밝혔다. 그런데 월스트리트 저널은 3월 27일 흥미로운 보도를 했다. 우주여행 시대를 열기 위한 업체들의 경쟁이 치열하게 전개되면서 '가격 파괴'마저 나타나고 있다는 내용이다. 캘리포니아에 있는 우주관광업체인 XCOR 에어로스페이스가 주동자다. 이 회사의 제프 그리슨 CEO는 이날 민간인 우주여행용 우주선을 공개하면서 요금을 30분 비행에 10만달러 선에서 결정하겠다고 밝혔다. 그리슨이 공개한 링스 우주선은 조종사 1명과 승객 1명이 탈 수 있는 길이 8.5m의 소형으로 음속 2배의 속도로 지상 61㎞ 상공까지 올라갈 수 있다. 이 우주선은 비행기처럼 이착륙이 가능하며 하루 네 차례 비행할 수 있다.

우주관광 시대 열린다···우주선 제작업체 등 부유층 겨냥 눈독

옛 소련 우주비행사 유리 가가린이 1961년 최초로 지구 궤도를 한 바퀴 돈 지 40년이 넘었다. 그러나 일반인들의 우주여행이 언제쯤 가능할지 또 비교적 합리적인 가격으로 가능하냐는 의문들은 할리우드의 공상과학 영화나 만화책의 소재에 불과했다. 이제 그 꿈의 실현이 임박했다. 가장 짧은 여행(5분간의 무중력 상태와 우주 경관 체험)은 사업적으로도 경제성이 있다. 리처드 브랜슨 영국 버진그룹 회장이 세운 민간우주여행사 버진 갤럭틱(Virgin Galactic)은 얼마 전 우주비행선 '스페이스십투(SpaceShipTwo)'를 공개했다. 사실 버진 갤럭틱도 몇 년 후 20만 달러짜리 우주여행 상품을 내놓고 싶어 하는 여러 회사 중 한 곳에 지나지 않는다. 경쟁 덕분에 가격도 결국 2만 달러까지 내려가리라 예상된다. 많은 업계 대표와 기업가는 항공기를 대기권 밖으로 내보내는 관광산업이 성공하길 바란다. 지구 궤도의 일부 구간을 비행하는 이번 관광은 그런 산업의 상업적 돌파구가 시작된 데 불과하다. 지금까지 인공위성 발사뿐 아니라 인간을 우주선에 태우고 비행하는 프로그램 등 우주사업은 주로 보잉이나 아리안스페이스 등 정부 군대 대규모 상업적 고객을 상대하는 기업들이 독차지했다. 비용이 수천만 달러까지 들었기 때문이었다. 이제 대중을 겨냥한 아니면 적어도 부유층을 겨냥한 우주 사업은 기업가들이 눈독 들이는 무대다. 많은 사람이 충분히 승산 있는 도박으로 간주하며 일이 잘되면 단순한 관광 차원을 넘어 위성 발사 유.무인 궤도 탐사까지 번져갈지 모른다. 그렇게 되면 민간 우주선 제작업체 각종 장비 업체 보험사 여행사 우주공항 계약업체 따위가 생겨나 우주를 겨냥한 거대한 신시장이 만들어진다. 아직 많은 부분은 그림의 떡이다. 그러나 지구 궤도 일부를 관광하는 시도는 예외다. 버진 갤럭틱은 오는 7월 1년 남짓한 시험비행에 나설 계획이다. 승객 6명이 탑승하는 스페이스십투는 모선 '화이트나이트투(WhiteKnightTwo)'에 업혀 고도 15㎞까지 상승한다. 그 후 자체 로켓이 점화되면서(현 설계에 따르면 고무와 아산화질소가 쓰이지만 바뀔 가능성도 있다) 승객들은 90초간 엄청난 속도감을 경험한다. 이때 속도는 음속의 3배를 넘는 최대 시속 4000㎞에 이른다. 우주선이 고도 109㎞로 상승하면서 승객들은 지구 중력의 4배에 해당하는 관성력 때문에 의자에 흡착되다시피 한다. 이때 우주선이 하강에 대비해 위치를 조정하는 5분간 무중력 상태를 경험한다. 경쟁사들의 싸움은 치열하다. 미 오클라호마주의 로켓플레인 글로벌사는 버진 갤럭틱과 "접전 중"이라고 주장한다. 버진 갤럭틱의 스페이스십투와 달리 이 회사의 XP 항공기는 2차 점화가 따로 필요 없다. 이 회사와 동업 중인 조지 프렌치 3세는 "일반 비행기와 똑같이 생겼고 비행기처럼 이륙한다"며 "비행기와 다른 중요한 차이는 우주까지 간다는 점"이라고 말했다. 그는 상업비행 개시 연도를 2010년으로 잡았다. 모하비 사막에 위치한 XCOR 에어로스페이스사도 활주로 이착륙이 가능한 우주선 시러스(Xerus)를 개발 중이다. 발사 시한은 아직 정하지 않았지만 이미 2004년 미 연방항공국(FAA)으로부터 스핑크스호를 2006년 말까지 35회에 걸쳐 시험 비행해도 좋다는 허가를 받았다. 스핑크스호는 시러스의 전 단계인 유인 로켓 추진 항공기다. 회사는 시러스 개발이 어느 단계까지 진척됐는지 정확히 밝히지 않고 현재는 "설계 단계"이며 약속보다는 결과로 평가 받겠다고 말했다. 그러나 우주항공 업계는 특히 이 회사의 EZ로켓을 높이 평가한다. 로켓 추진 비행기인 EZ로켓은 이미 25차례 비행에서 새로운 기록을 세웠다. 미 항공우주국(NASA)도 XCOR 에어로스페이스에 큰 관심을 보인다. 아마존 닷컴의 설립자 제프 베조스는 '블루 오리진(Blue Origin)사'에 자금을 댄다. 블루 오리진은 달착륙선처럼 수직 이착륙이 가능한 원뿔 모양의 캡슐을 개발 중이다. 2006년엔 이미 텍사스주에서 40초간 시험 우주선 고더드(Goddard)호를 띄웠다. 그 후 회사는 2차 시험 항공기 제작에 나섰지만 베조스가 2010년까지 매주 한 차례 관광용 우주비행이 가능하도록 하겠다는 약속을 지키겠느냐는 우려도 있었다. 대기업들도 경쟁에 뛰어든다. 에어버스사의 소유주이자 수십억 달러 규모의 유럽 항공우주 기업인 EADS의 산하 기업 아스트리움(Astrium)은 2012년까지 승객용 우주 제트기를 띄우려 한다. 이륙시엔 기존 제트엔진을 쓰고 고도 12~16㎞ 구간에선 로켓엔진을 이용해 80초간 아찔한 속도감을 느끼게 한다. 그 후 로켓엔진을 끄고 관성을 이용해 100㎞가 넘는 고도를 계속 비행한다. 가가린의 선구적 비행 이후 약 500명이 지구 궤도를 비행했지만 자신의 돈으로 비행한 사람은 5명에 불과하다. 버진 갤럭틱은 사업 첫해에만 민간인 약 600명을 우주로 내보낼 계획이다. 이미 티켓 구입자 100명이 펜실베이니아주에 마련된 원심력 경험 장치를 통해 중력의 몇 배나 되는 기압을 체험했다. 로켓플레인 글로벌도 비록 숫자는 구체적으로 안 밝혔지만 자신들도 대기자 명단이 있다며 프랑스 네슬레나 인도의 UTV 텔레비전 네트워크에 티켓 판매를 제의하는 등 기업들과의 연계도 추진 중이라고 밝혔다. 지구 궤도 일부를 도는 이 회사의 비행 기술은 꽤 높은 수준으로 알려졌다. 한때 가장 먼저 "우주 경쟁" 운운하던 회사들이 그런 이야기를 꺼리고 안전을 강조하는 지금은 누가 주도권을 쥐었는지가 불분명하다. 버진 갤럭틱의 윌 화이트혼 사장은 "많은 사람이 우리 회사보다 먼저 멋진 우주선을 만들겠다고 큰소리쳤지만 결국 헛소리였음이 분명하다"며 "우주선의 안전 면에서 우리의 경쟁자는 오직 우리뿐이며 전혀 하자 없는 우주선을 제작할 작정"이라고 강조했다. 우주 화물선도 개발 우주정거장 서비스 목표···소형 인공위성·장비 수송 경쟁은 관광산업에만 머물지 않는다. 기업가들은 화물을 지구 저궤도로 나는 우주선 제작도 고려 중이다. 인공위성 사업도 분명 좋은 기회를 제공하지만 기업가들은 NASA가 우주왕복선 운항을 중단하는 2010년까지 국제우주정거장에 서비스를 제공하겠다는 목표다. NASA는 당초 우주왕복선을 대체할 예정이던 X-33(별도의 추진로켓 없이 곧바로 궤도에 진입하는 정기선) 개발 계획을 2001년에 폐기하면서 기업인들이 그 일을 대신해 줬으면 하고 바란다. 이미 민간 기업들이 지구 저궤도로 화물을 수송하는 서비스를 개발하도록 5억 달러의 종자돈을 배정했다. 휴스턴에 있는 NASA의 존슨 우주센터에서 민간 승무원.화물 프로그램 매니저로 일하는 앨런 린든모이어는 "민간 부문의 기술개발을 기대하는 일은 매우 중요하다. 우리는 이 시장이 활성화되길 바란다. 그렇게 되면 NASA뿐 아니라 다른 고객들에게도 도움이 된다"고 밝혔다. XCOR 에어로스페이스는 현재 개발 중인 시러스의 수송 가능 무게가 50㎏만 더 늘어났으면 한다. 그렇게 되면 소형 인공위성이나 과학장비 수송이 가능해지기 때문이다. 버진 갤럭틱도 수송 한도가 50~100㎏ 늘어났으면 한다. 온라인 결제 인증회사 페이팔(PayPal)의 창업자인 억만장자 엘런 머스크도 이 경쟁에 뛰어들었다. 인공위성과 화물의 상업적 발사 서비스 제공을 목표로 2002년 우주탐험기술사 스페이스X를 설립하면서다. 스페이스X는 현재 2개의 로켓과 탑승인원이 7명인 신형 캡슐을 개발 중이다. 2010년까지 화물을 국제우주정거장까지 실어 나르고 1~2년 뒤엔 승객을 수송한다는 목표다. 지난해 남태평양에서 한 시험발사에서 스페이스X의 팰컨1 로켓은 지상 321㎞ 고도까지 올라갔다. 우주왕복선을 한 번 띄우려면 5억 달러가 들지만 700만 달러 정도밖에 안 들었다. 이번 발사는 두 차례에 걸친 시험비행 중 두 번째였지만 지구 궤도를 한 바퀴 도는 데는 두 번 다 실패했다. 스페이스X는 세 번째 시험비행 후 말레이시아 우주항공국(라자크사트)의 위성을 4월께 쏘아 올릴 계획이다. 기업가들은 한술 더 떠 지구의 특정 지점에서 다른 지점으로 신속히 이동시키는 수송 체계 개발을 내다본다. 예컨대 버진 갤럭틱은 승객들이 거액만 지불한다면 뉴욕에서 호주까지 2시간 이하에 주파 가능케 할 2단계 계획에 나섰으면 한다. 그렇게 되면 상업용 항공사업에 혁명적인 변화가 일어난다. 그런 야망이 앞으로 수십 년간은 실현되지 않을지 모르지만 얼마 안 가 세계는 훨씬 더 가까워질 듯하다.