인공위성 범람이 불러올 문제

1957년 세계 첫 인공위성인 스푸트니크1호가 구 소련에 의해 발사된 이후 수많은 인공위성이 다양한 목적으로 발사되고 있다. 우주 개발이 진행되고 지구 궤도상을 주회하는 인공위성이 늘어나서 생기는 문제에는 어떤 게 있을까.

2010년 기준으로 연간 10∼60기 속도로 인공위성이 발사되어 왔다. 하지만 2020년에는 1,300기 이상, 2021년에는 1,400기 이상 인공위성이 발사되고 있다. MIT 물리학 교수인 수푸리야 샤크라바티(Supriya Chakrabarti)는 2021년 9월 시점 7,500대 이상 인공위성이 지구 표면으로부터 고도가 2,000km 이하 지구 저궤도에 존재하고 있다고 기록했다.

많은 민간 기업이 수천에서 수만 개 위성을 이용해 시스템을 실행하는 위치 배치(Satellite constellation)에 따라 인터넷 서비스 제공이나 기후 변화 감시 등을 실시하기 때문에 LEO에 존재하는 인공위성 수는 앞으로도 기하급수적으로 증가할 전망이다. 브리티시컬럼비아대학 천문학자인 아론 볼리(Aaron Boley)는 스페이스X와 아마존 등 민간 기업이 계획하는 위성 프로그램으로 10만 대에 이르는 인공위성 발사가 계획되고 있다고 지적했다.

최근 급속한 경제 발전을 이루고 있는 르완다는 첫 인공위성인 RWASAT-1을 개발해 2019년 9월 발사에 성공했다. 2021년 10월에는 시나몬(Cinnamon)이라는 32만 기 인공위성을 포함한 위치 배치 계획이 발표되는 등 지금까지 우주 개발에 진출하지 않았던 국가도 인공위성 발사에 나서고 있다. 그런데 새로운 인공위성이 차례로 발사되는 건 자점 뿐 아니라 다양한 문제도 일으키는 것으로 지적된다.

앞으로 수십 년 간 많은 인공위성이 발사되면서 인공위성끼리 충돌 사고가 증가하고 우주 쓰레기도 증가할 전망이다. 현재 LEO에는 적어도 1억 2,800만 개 우주 쓰레기가 존재하고 있으며 이 가운데 3만 4,000개는 10cm가 넘는 대형 파편이라고 한다. 많은 위성을 안전하게 운용하는 건 큰 과제가 될 수 있으며 특정 궤도에서 큰 우주 쓰레기를 발생시키는 사고가 발생하면 광범위한 궤도에 영향을 줄 수 있다.

또 우주 쓰레기는 충돌 사고에 의해서만 발생하는 건 아니다. 강렬한 자외선 노출되어 열화된 인공위성 부품이 자연스럽게 분해는 것에서도 발생할 수 있다는 지적이다. 우주 쓰레기는 다른 인공위성 뿐 아니라 인간이 타고 있는 우주선에도 피해를 줄 수 있다. 2021년 5월에는 국제우주정거장 로봇팔에 우주 쓰레기가 충돌해 손상이 발견되기도 했다.

인공위성 수가 너무 많아져 우주 쓰레기 밀도가 임계치를 초과하면 충돌에 의해 생성된 우주 쓰레기가 연쇄적으로 다음 충돌을 일으켜 자가 증식하는 케슬러 신드롬 상태가 되는 위험성도 지적됐다. 이렇게 되면 우주 공간이 우주 쓰레기로 막힌 상태가 되어 인류의 우주 진출에 방해가 되어 버릴 가능성도 있다. 따라서 우주 공간에서 적극적인 우주 쓰레기 제거가 필요할지 모른다고 말한다.

다음은 환경 피해. 우주 산업은 방대한 탄소를 배출하는 분야다. 보도에 따르면 평균 로켓 발사는 220∼330톤에 달하는 탄소를 지구 대기 중에 배출한다. 평균 장거리 여객기 탄소 배출량이 승객 1인당 2∼3톤이라는 걸 감안하면 상상보다 크다고 느끼지 않을 수도 있다. 하지만 인공위성 수요가 증가하면 로켓 발사에 따른 탄소 배출량도 늘어난다.

또 로켓 발사에 따른 탄소 배출 뿐 아니라 지구로 재돌입하는 위성에 의한 환경 영향도 우려되고 있다. 인공위성 재돌입에 의해 알루미늄 등 원소나 오존층을 파괴하는 클로로플루오로카본이라는 물질이 방출될 가능성이 있다고 한다. 또 인공위성 잔해는 대부분 바다에 낙하하기 때문에 쓰레기 대부부는 회수되지 않고 바다에 침몰하게 된다.

다음은 광해. 궤도상을 도는 인공위성 수가 늘면서 밤하늘에 보이는 방법도 지금까지와는 다르다는 지적이 나온다. 2021년 9월 아카이브에 게재된 논문에선 앞으로 밤하늘 빛 8%가 인공위성에서 비롯될 가능성이 있다고 한다. 이는 천문학 연구에도 영향을 미칠 문제이며 학술지 사이언스는 이제 지구상에 천문대 건설 기준을 충족시킬 곳이 없어질 가능성도 있다고 보도하고 있다.

너무 많은 인공위성이 다양한 문제를 일으켜도 이미 인공위성에 의해 제공되는 서비스는 삶에 필수적인 게 되어 인공위성 발사를 일률 금지하는 대책은 현실적이지 않다. 인공위성은 공급망과 금융 거래, 기상 모니터링, 기후 과학, 글로벌 커뮤니케이션, 수색과 구조 활동에 중요한 역할을 하고 있다.

따라서 인공위성이 주는 혜택과 단점 사이에서 정확한 균형을 이루는 방법을 찾아야 한다. 하지만 국제 규칙이 만들어질 때까지 사물을 감속시키고 인공위성 10만 대 배치는 늦추는 게 현명하다는 지적이다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.