[Science] 한국 최초의 우주인, 이소연은 어떻게 생활할까

땀·소변도 회수해 음료수로 재활용 하기도

국제 우주정거장(International Space Station : 이하 ISS)을 위한 조립은 1998년 말에 처음으로 시작됐고 최초에는 2004년 완공 예정이었으나 2010년께 완공으로 계획이 수정됐다.

우주정거장이 과학적 개념으로 처음 등장한 것은 지금부터 100년 전이었다.

'로켓의 아버지'로 불리는 러시아의 콘스탄틴 치올코프스키는 20여년에 걸쳐 집필한 저서 '지구 밖으로'에서 우주정거장을 처음 소개했다.

그는 거대한 우주정거장에서 인류가 살기 위해 온실에서 식물을 재배하고 거대한 거울을 이용해 지구와 통신을 하며 거대한 바퀴모양의 우주정거장을 자전시켜 인공중력을 만드는 방법 등을 소개했다.

1957년 우주시대의 개막과 함께 우주공간에서 인간의 역할에 대해 관심이 집중되자 우주정거장 개발에 관심이 모아졌다.

그러나 1960년 초, 달에 착륙할 수 있는 아폴로 우주계획이 승인됐고 우주정거장에 관한 관심은 꺼져버렸다.

이후 1969년 초, 다시 우주정거장에 관한 계획이 수립됐으나 같은 해에 우주왕복선 계획이 세워져 우주정거장 계획에 다시 한 번 큰 타격을 주게 된다.

이에 따라 우주왕복선을 이용하여 조립할 수 있는 소규모 우주정거장 개념이 부각되게 된다.

1970년이 되자 미국 항공우주국(NASA)은 쓰고 남은 새턴 로켓의 상단을 이용하는 방법으로 우주 실험실 '스카이랩'을 잠시 운영하게 된다.

또한 러시아가 당시 운영하던 소형 우주정거장인 살루트와 미르를 통해 장기간의 우주비행 계획을 수립하자 경쟁국인 미국의 우주정거장 계획은 부활하게 된다.

본격적인 우주정거장 계획은 1982년부터 NASA 주도로 추진됐다.

NASA는 우주환경을 이용하고 달과 행성을 탐사하기 위한 중계기지로서 우주정거장이 꼭 필요하다고 생각했기 때문이다.

1984년 당시 미국 대통령이던 로널드 레이건은 10년 이내에 우주정거장을 건설하겠다고 공언했지만, 미국의 힘만으로 엄청난 예산을 투입해 우주정거장을 건설하는 것은 무리였다.

이에 미국은 1992년 유럽 우주기구(ESA) 산하 11개국(네덜란드 노르웨이 덴마크 독일 벨기에 스웨덴 스위스 스페인 영국 이탈리아 프랑스)과 일본 캐나다 브라질, 그리고 10년이 넘게 자체 우주정거장인 미르를 운영해온 러시아를 끌어들여 국제우주정거장 계획을 수립했다.

국제우주정거장의 이름은 처음엔 '알파'로 정해졌다.

1998년 11월20일 러시아가 오전 9시40분(한국시간 오후 3시40분) 우주정거장 전체 구조물의 한 부분인 모듈을 우주공간에 쏘아 올리면서 미국 일본 유럽 러시아 등 16개국이 공동 참여하는 국제우주정거장 건설의 첫발을 내딛게 됐다.

세계 각국이 참여하는 프로젝트인 만큼 모듈 제작도 각국이 분담했다.

모듈은 우주정거장을 우주공간에서 쉽게 조립하기 위해 지상에서 부품을 미리 결합한 것을 말한다.

예컨대 우주비행사의 거주공간 관련 모듈은 미국과 러시아가, 실험공간은 미국 러시아 유럽 일본이 나눠 맡는 식으로 진행됐다.

'자리야'(새벽 또는 일출이라는 뜻)로 명명된 이 모듈은 이번에 이씨가 ISS로 떠난 카자흐스탄의 바이코누르 공군기지에서 발사돼，발사 9분4초 뒤 지구 상공 350㎞ 궤도에 올려졌다.

시작은 쉽지 않았다.

자리야는 러시아의 자금난으로 몇 차례나 연기된 끝에 미 보잉사의 자금 지원을 받아 발사됐다.

이 모듈은 우주정거장 건설 시 예인선 구실을 하며 동력을 제공하는 역할을 하는 것이었다.

이어 미국이 다음달인 12월, 우주왕복선 엔데버호로 두번째 모듈 '유니티'를 우주에 보내 자리야와 연결했다.

그 뒤 2000년에 주거 모듈 '즈베즈다'가 이미 궤도에 올려졌고 같은 해 미국인 선장인 윌리엄 셰퍼드(51)를 비롯 러시아인 항해사 유리 기젠코(38), 러시아인 기술자 세르게이 키르칼료프(42)가 처음으로 ISS에서 4개월간의 장기 체류에 들어갔다.

2001년에는 첫번째 연구동인 '데스티니'가 설치됐다.

우주정거장은 본체 길이만 88m에 태양전지판 날개 길이가 108m로 축구장 2개를 합쳐놓은 크기다.

이 때문에 지상에서도 비록 별처럼 보이기는 하지만 육안으로 관찰이 가능하다.

무게는 약 100만파운드.

다시 말해 453t에 이르는 쇳덩어리가 지구 궤도를 돌고 있는 것이다.

또 그 안에는 생태학 화학 물리학 생리학 의약 실험을 수행할 수 있는 6개의 거대한 실험실이 갖춰지게 된다.

실험공간을 포함한 우주인이 활동할 수 있는 공간의 크기는 747 점보기 2기의 객실 크기 정도다.

현재 우주정거장은 지상 250마일(400㎞)의 고도에서 51.6도의 각도로 지구를 돌고 있다.

이 궤도는 ISS프로젝트에 참여한 나라들이 자국에서 승무원이나 화물을 직접 ISS로 발사할 수 있는 궤도다.

또한 이 궤도에서는 지구를 관찰하기가 매우 용이해서 지표 전체의 85% 이상，인구 수로 따졌을 때 전체 95%의 인류가 살고 있는 지역을 관찰할 수 있다.

우주정거장을 완공하는 데 드는 예상 비용은 약 300조원에 이른다.

완공 후 20년간 사용될 국제 우주정거장 안에서는 평균 7명의 우주인이 지상 400㎞의 우주에 장기 체류하면서 장기 우주 체류가 인체에 미치는 영향，천체 탐사 등 무중력 상태를 이용한 다양한 실험 및 관측이 실시된다.

예를 들어 중력의 영향을 거의 받지 않는 상태에서 강도는 높으면서 무게는 엄청나게 가벼운 새로운 물질을 만든다든지, 효능이 높은 고순도 의약품을 제조한다든지 하는 것이 대표적이다.

또 중력이 거의 없는 미세중력 상태에서 각종 물질들의 상태와 상호작용에 관한 연구도 진행될 예정이다.

⊙ 우주에서의 식사

우주인들도 기본적으로 우주에 갔을 때 지상에 있을 때와 비슷한 종류의 음식으로 식사를 한다.

물론 음식 종류에 따라서 먹는 방법은 달라진다.

초콜릿이나 과일 같은 음식은 원래 상태 그대로 먹게 된다.

마카로니나 스파게티와 같은 음식들은 약간의 물이 필요하다.

우주정거장에는 음식을 데우거나 조리할 수 있는 오븐이 준비돼 있어 물을 약간 넣고 데워먹으면 된다.

우주에는 냉장고가 없기 때문에 장기간의 임무에서 음식이 상하는 것을 막기 위해서 음식들은 특별하게 포장되고 보관된다.

케첩 머스터드 마요네즈와 같은 조미료는 준비되지만 소금 후추와 같은 것들은 액체 형태로만 준비된다.

음식 위에 소금이나 후추를 뿌리게 되면 중력이 없어서 공중으로 흩어져 버려서 잘못하면 공기정화 장치나 기계장치에 고장을 일으킬 수 있고, 우주인들의 눈이나 입이나 코에 들어갈 수도 있기 때문이다.

우주인들은 하루에 영양사들이 미리 짜놓은 식단에 따라서 세끼를 먹기 때문에 매일 적당한 양의 영양소를 섭취하게 된다.

여성은 하루에 평균 2000kcal를 섭취 하지만 남성은 하루 2200kcal를 섭취하게 된다.

우주인들은 자신들의 기호에 따라서 100여가지의 음식을 선택할 수 있다.

이씨는 국내 업체가 개발한 된장국과 김치 등을 가져갔다.

우주정거장에서 이씨는 가져간 한국음식으로 만찬을 열기도 했다.

된장국 등은 빨아 마실 수 있는 상태도 만들어져 있다.

우주인이 마실 수 있는 음료수에는 커피 차 과일 주스 레모네이드가 있다.

우주선 안에서 식사할 때 주의 사항은 음식물이 무중력상태에서 떠다니는 것을 방지하기 위해 식탁에 고정시켜야 한다는 것이다.

식사할 때도 앉거나 서든지 간에 고정된 자세가 좋다.

그리고 급하게 서두르다가 음식 부스러기가 입에서 떨어져 나오면 공중에 떠다니게 되므로 음식물을 입에 넣을 때는 천천히 조심스럽게 먹어야 한다.

⊙ 우주에서의 수면

우주에서는 중력이 없기 때문에 위아래 개념이 없다.

그래서 우주인들은 무게를 느끼지 못하고, 어떤 방향에서든지 잘 수 있다.

그러나 그냥 자면 둥둥 떠다녀서 어딘가에 부딪칠 수 있기 때문에 벽이나 의자에 몸을 고정시키거나 관처럼 생긴 1인용 침실에 들어가서 자야 한다.

우주왕복선과 우주정거장의 승무원들은 보통 침낭 안에서 잔다.

우주왕복선에서는 조종석이나 침실에서 잘 수 있지만 4개뿐으로 나머지 승무원들은 벽이나 바닥에 침낭을 고정시켜서 잠을 청해야 한다.

우주정거장에는 2개의 작은 침실이 있다.

각각 한 명이 잘 수 있을 정도의 크기다.

각각에는 침낭과 우주 밖을 볼 수 있는 창문이 있다.

보통 우주인들은 매일 8시간씩 자도록 계획돼 있다.

그렇지만 지구에서와 같이 자다가 중간에 일어나서 화장실에 가거나 창 밖을 바라보거나 할 수도 있다.

일어날 시간이 되면 지상관제센터에서는 매일 다른 곡들을 틀어주기도 한다.

어떤 때는 우주인 자신이 가장 좋아하는 곡을 요청하기도 한다.

그러나 우주왕복선의 승무원들만 이 같은 모닝콜 서비스를 받고 우주정거장 승무원들은 자명종을 이용한다.

⊙ 우주인의 용변과 목욕

우주정거장과 우주선의 협소한 공간과 무중력 상태 때문에 보통 우주정거장과 우주선 내에는 진공청소기처럼 작동되는 진공화장실이 갖춰져 있다.

변기는 수세식이 아니고 펜을 돌려서 강한 공기흐름으로 배설물을 빨아내 수거장치로 보내게 된다.

수거장치에서는 배설물 분쇄기를 이용해서 고체 배설물은 분쇄 처리한다.

변기는 한 시간에 4번까지 사용할 수 있다.

소변은 소변기의 튜브를 통해서 별도의 소변탱크에 저장해 두는데 많이 괴면 우주공간으로 내보낸다.

화장실은 남녀 공용이다.

초기의 우주인들은 짧은 기간 우주에 머무를 때 기저귀를 착용했고 배설물은 봉지에 모아서 지구로 돌아왔다.

보통 우주인들이 무중력 환경에서 배변을 할 때도 배설물들이 종종 우주선에서 떠다니고 몸에 달라붙거나 우주선의 다른 부분에 붙기도 하기 때문에 배변은 상당한 훈련을 필요로 한다.

화장실이 설치된 오늘날에도 이륙하거나 궤도에 진입할 때 또는 우주에서 걸을 때 일정한 기압이 유지되는 우주복을 입기 때문에 화장실을 사용할 수 없고，기저귀를 차거나 배설물을 보관할 봉지가 필요하다.

우주에서도 목욕이나 샤워가 불가능하지는 않겠지만 물을 많이 사용할 수는 없다.

인간의 땀이나 소변까지 회수해 음료수로 재활용해야 하는 우주정거장의 현실을 감안할 때 샤워를 하거나 혼자서 탕 속에 물을 받아놓고 목욕을 즐기는 것은 어렵다.

샤워시설은 지상과 비슷하다.

원형의 통에 들어가 샤워 커튼을 치고 샤워기를 이용해 샤워를 하면 된다.

이때 공중에 분산되는 물방울은 진공 장치를 이용해 빨아들인다.

여기서 나온 오수는 재활용된다.

또는 우주에서는 특수 스펀지에 물을 조금 적셔 목욕을 한다.

이 스펀지의 목욕물 역시 회수돼 재활용된다.

⊙ 우주인의 의복

우주인들은 우주에서의 임무에 따라서 다양한 종류의 옷을 입게 된다.

우주인들은 우주선이 발사될 때, 우주왕복선이나 우주정거장 안에서 일할 때, 우주 밖에서 일할 때, 지구로 귀환할 때 등 상황에 맞게 우주인을 보호하고 편안하게 해주는 옷을 입는다.

국제 우주정거장 승무원들은 우주로 나가기 몇 달 전에 자신들이 우주에서 입을 셔츠 바지등을 고를 수 있다.

우주로 옷을 보내는 것은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 우주정거장에서는 물을 절약하기 위해 세탁기가 없어 우주인들은 지상에서처럼 옷을 자주 갈아 입을 수 없다.

또 우주인들은 우주복을 입지 않고서는 밖으로 나가지 않기 때문에 지상에서만큼 옷이 쉽사리 더러워지지 않는다.

일반적으로 우주인들은 매일 운동을 하는 경우, 3일 동안 한 벌의 반바지와 티셔츠를 입는다.

일하는 동안 입는 옷은 보통 10일에 한 번씩 갈아입는다.

속옷과 양말은 매일 갈아입지만 승무원들이 발이 추울 때 신는 양말은 보통 한달을 신게 된다.