우주방사선 영향을 줄이려는 시도들

우주 탐사가 활발해짐에 따라 ‘우주 방사선’으로 인한 위험 문제가 대두되고 있다. 우주 방사선은 X선, 감마선, 양성자, 중성자, 전자 등으로 구성된 전리 방사선으로 인체와 기기에 치명적인 피해를 줄 수 있어 유인 우주 탐사를 어렵게 만든다.

이에 유럽우주기구(ESA), 미국항공우주국(NASA) 등 각국 우주 개발 기관이 우주 방사선으로부터 인체를 보호하기 위한 ‘액티브 차폐막(active shield)’ 개발에 박차를 가하고 있다.

우주 방사선에는 태양 활동에 의한 비교적 저에너지 하전 입자와, 초신성 폭발 등에서 방출되는 고에너지인 은하 우주선이 있다. 저에너지 입자는 일반 차폐막으로 막을 수 있지만 수 기가전자볼트에 이르는 은하 우주선에는 강력한 차폐막이 필요하다.

1960년대부터 나사는 플라즈마 차폐막, 정전기 차폐막, 자기 차폐막 같은 액티브 차폐 연구를 수행해왔고 1990년대 후반에는 유럽입자물리연구소(CERN)가 초전도 자석 기반 차폐막을 개발하기도 했다.

2000년대 접어들어 ESA는 CERN 등 전문가 그룹과 함께 심우주 탐사를 위한 대형 액티브 차폐막인 우주방사선 초전도 차폐막 SR2S를 개발했다. SR2S는 기존 대비 방사선 차단률을 절반 수준으로 개선했지만 무게가 100톤인 탓에 실용화가 어려웠다.

이에 연구팀은 펌킨(Pumpkin) 구조라 불리는 소형 차폐막 3∼4개를 배치하는 설계를 제안, 40톤으로 무게를 절반 이하로 줄였지만 여전히 과도한 무게 문제가 지적됐다. 최근 위스콘신대 연구진은 무게 24톤에 70% 차단률을 목표로 한 CREW Hat을 나사에 제안해 지원을 받았고 나사 휴스턴센터에서는 정전기 차폐막 저전력화 연구도 진행 중이다.

연구팀은 “초전도체 상온 구현이 관건”이라고 지적하며 경량 고효율 액티브 차폐를 향한 기술 혁신 필요성을 강조했다. 우주 개발이 가속화되면서 방사선 위험 대책 마련이 시급한 과제로 떠오르고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.