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나무로 만든 ‘로켓’ 과연 우주로 갈 수 있을까?

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[123rf]

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[헤럴드경제=구본혁 기자] 강철과 탄소섬유, 알루미늄, 특수금속 등으로 이뤄진 인공위성, 로켓 등 우주발사체는 현대과학의 결정체로 인식된다. 하지만 이같은 상식과도 같은 속성이 깨지고 있다. 최근 일본과 유럽에서 나무로 만든 인공위성을 개발해 발사한다는 계획을 발표했기 때문이다.

일본 교토대와 수미모토 목재회사가 세계 최초의 목재위성 개발에 착수, 2023년 우주로 발사한다는 야심찬 계획을 밝혔다. 일본 연구진은 우주라는 극한환경에서도 견딜 수 있는 강한 목재를 찾고 이를 처리하는 방법을 개발한다는 계획이다.

최근 유럽우주국(ESA)에 따르면 핀란드 기업 악틱 애스트러노틱스사는 오는 11월 세계 최초의 목재위성을 발사할 것으로 알려졌다. 이 회사가 개발중인 목재위성은 가로, 세로 10cm에 무게 1kg으로 위사(WISA)라는 특수 합판으로 표면을 덮었다. 나무가 아닌 부분은 지구궤도에 배치할 때 이용할 알루미늄 레일 뿐이다.

이들의 계획대로 목재위성이 우주궤도에 성공적으로 안착한다면 인류에게 새로운 재앙으로 다가오고 있는 우주쓰레기 양산문제를 일정부분 해소할 것으로 보인다.

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일본이 오는 2023년 발사를 목표로 개발중인 목재위성.[출처 스미모토임업]

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그렇다면 목재 인공위성이 아닌 목재로 만든 로켓발사체와 우주왕복선은 우주로 향할 수 있을까?

미국 서던캘리포니아대학 항공우주공학과 마이크 그런트먼 교수는 강도만 놓고 보면 나무도 현명한 선택이 될 수 있다고 말한다.

초기의 항공기만해도 나무로 만들어졌고 이런 추세는 1930년대 초반까지 이어졌다. 이점에서 로켓 발사시의 응력을 견딜 수 있는 목재 로켓 제작도 불가능하지 않다는 판단이다.

하지만 목재로켓은 우주에 진입하면서부터 많은 문제에 직면하게 된다. 일단 나무를 포함한 유기체는 기본적으로 수분을 함유하고 있는데 우주의 진공상태에서는 이 수분이 빠져나오게 된다. 바로 이것이 우주선의 구조에 악영향을 가할 수 있다는 것.

특히 나사와 브래킷이 위치한 부분에 피해가 크다. 그런트먼 교수는 설령 수분 배출이 일어나더라도 당초의 온전함은 기대하기 어렵다고 설명했다.

이뿐만이 아니다. 수분 배출에 따라 발생한 구조적 결함은 내구성 외에 로켓의 2가지 핵심적 기능에도 피해를 미친다. 열전도율과 전기 전도도가 그것이다.

먼저 열전도율과 관련 로켓은 동체 전체를 통해 열을 분산하도록 설계돼 있다. 열전도성이 낮은 목재로 동체를 만들면 특정부위에 가해진 열이 분산되지 않고 동체 내부의 주요부품에 손상을 입힐 수 있다고 한다.

또한 로켓의 동체는 전기전도도 역시 필수적으로 지녀야한다. 그래야만 접지가 가능해 표면에 쌓여있는 전하로부터 동체를 보호할 수 있다. 덧붙여 나무는 시간이 지나면서 기체를 방출한다. 이 기체로 인해 센서 등 민감한 기기가 고장 날 개연성이 크다. 마지막으로 나무는 가연성 물질이라는 점이다. 특히 우주왕복선의 경우 지구 대기권에 진입할 때 엄청난 마찰열이 발생하는데 목재가 이를 견뎌내고 지구로 귀환할 수 있을지는 미지수다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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