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‘화성’서 살아남는 과학기술, 그리고 긍정의 힘
실제 연구 중인 영화 ‘마션’ 속 우주기술
인류, 화성 거주에 도전하다
[137호] 2015년 11월 02일 (월) 참여와혁신press@laborplus.co.kr

지구인의 화성 생존기를 그린 영화, ‘마션’의 인기가 뜨겁다. 개봉 열흘 만에 누적 관객 수 300만 명을 넘어섰다. 아직 지구인이 밟지 못한 메마른 행성인 ‘화성’에서 살아남아 지구로 귀환하는 이야기는 그 자체로 인상적이다. 거기다 영화 속에 등장하는 우주기술은 실제 연구 중이라고 미국항공우주국(NASA)이 밝히기도 했다. 어쩌면 가까운 미래에 인류는 화성에서 농사를 지을 수 있을지도 모른다. 영화 ‘마션’ 속 과학기술을 소개한다.

영화 ‘마션’은 화성에 불어온 엄청난 모래 폭풍부터 시작한다. NASA가 화성 탐사를 위해 보낸 지구인들은 이 폭풍을 피해 지구로 귀환하는데 마크 와트니 박사만 빠졌다. 폭풍에 날아온 안테나를 맞아 실종됐기 때문이다. 지구인 모두 그가 화성에서 죽었다고 생각하던 시간 와트니 박사는 화성에서 살아남을 방법을 찾기 시작했다. 메마른 화성 땅에서 농사짓고, 지구와 통신할 방법도 찾는다. 1년 반이 넘는 세월 동안 와트니 박사가 보여준 모습에는 인류의 과학기술과 긍정의 힘이 고스란히 담겨 있다.

   
▲ 박태진 과학칼럼니스트
NASA, 거친 화성서 버틸 수 있는 의식주 기술 개발 중

화성은 지구 생명체가 살기 적절한 공간이 아니다. 중력이 작아 대기가 희박하고, 기압도 지구의 0.75%밖에 안 된다. 대기 속에도 우리가 숨 쉬는 데 필요한 산소는 거의 없다. 화성 대기의 95%는 이산화탄소이고, 나머지는 질소(약 3%)와 아르곤(약 1.6%) 등이다. 중력이 약해 대기를 붙잡아 놓을 수 없다보니 표면 온도도 평균 영하 63도다. 지구처럼 대기가 열을 잡아두지 못해 추운 날씨가 지속되는 것이다. 게다가 영화 속에서 마크 와트니 박사와 동료들을 공격했던 모래 바람이 시시때때로 불어온다.

이런 혹독한 환경에서 살려면 공기와 기압을 담아둘 집이 필수적이다. ‘마션’에 등장하는 아늑한 기지 같은 공간이 있어야 안정적인 기압과 온도를 보장받을 수 있다. 실제로 NASA는 화성의 거친 환경에서도 거주할 수 있는 집을 연구 중이다. 이 기지의 이름은 ‘헤라(HERA, Human Exploration Research Analog)’. 돔 형태의 2층짜리 막사인데, 안쪽에는 거주시설과 위생시설, 작업실로 구성된다. 집에 필요한 전기는 태양전지로 얻으며, 우주인들이 2주일 정도 머물 수 있도록 꾸며질 계획이다.

산소와 물, 음식도 모두 스스로 해결해야 한다. 지구와 화성은 타원 궤도로 공전하고 있어 둘 사이의 거리가 계속 달라진다. 가장 가까울 때 거리는 5,460만km인데, 이 상태일 때 물품을 실어 보내도 9개월은 걸린다. 어쩔 수 없이 산소와 물, 음식까지 자체적으로 만들어야 한다.

영화 속 와트니 박사는 산소발생기(oxygenator)를 이용해 화성에 풍부한 이산화탄소에서 산소를 분리시킨다. 현재 우주정거장에선 물 분자를 전기분해해 산소와 수소를 만들어 내는 산소발생 시스템을 활용한다. 앞으로 화성 여행을 대비해 NASA는 각종 기체에서 산소를 더 많이 회수할 기술도 개발 중이다. 우주 공간에서 물은 100% 다시 쓴다. 우주정거장의 우주인들은 소변이나 땀, 눈물, 침, 손 씻은 물 등을 모아서 정화하는 ‘물 재활용 시스템(WRS, Water Recovery System)’을 이용한다.

우주 농사도 가능하다. 와트니 박사는 우주기지에 자신의 배변을 이용해 감자밭을 일구는데, 현실의 NASA는 우주에서 수경 재배하는 방법을 개발했다. ‘베지(Veggie)’라는 기술인데, 이는 인공 빛으로 식물을 키운다. 지난 8월에는 우주인들이 국제우주정거장(ISS)에서 베지 기술로 기른 상추를 먹는 장면이 NASA TV로 전달되기도 했다.

화성에서 입을 옷도 반드시 필요하다. 화성의 날씨는 매우 변덕스러운데다 우주방사선도 치명적이다. 이런 데서 살아남으려면 방사선과 한기, 열기에서 몸을 보호할 우주복이 있어야 한다. 또 우주복은 우리가 숨쉬기 좋도록 기압을 유지하는 기능도 있다. 지난해 NASA가 발표한 새로운 ‘Z-2’는 첨단 복합소재를 사용해서 튼튼하면서도 유연하다. 또 동료를 쉽게 찾도록 가슴 부분 등에는 빛나는 소재를 붙였다.

화성용 차량에 지구로 돌아올 우주선도 준비 완료

화성에서 와트니 박사가 전기를 얻는 데 썼던 ‘태양전지 패널’과 ‘방사성동위원소 발열발전기(Radioisotope Thermoelectric Generator, RGT)’는 이미 사용 중이다. 태양빛만 있으면 언제든 에너지를 모을 수 있는 태양전지 패널은 화성뿐 아니라 우주탐사에 필수적이다. RGT는 NASA가 40년 넘게 이용해온 기술로 플루토늄 238의 자연 방사성 붕괴 도중 발생하는 열을 전력으로 변환한다.

화성 구석구석을 제대로 정복하려면 ‘차량(Rover)’도 필요하다. NASA가 개발 중인 우주탐사차량(Space Exploration Vehicle, SEV)은 ‘마션’에 나오는 것과 닮았다. 360도로 돌아가는 바퀴 12개를 달고, 몸체에 캡슐 모양의 조종실이 얹힌 모습이다. 이 차량은 시속 10km 정도로 달릴 수 있으며, 우주인 2명이 최대 14일 동안 탐사할 수 있는 수면, 위생시설을 갖췄다.

이제 화성에서 지구로 돌아오는 일만 남았다. ‘마션’에선 화성탐사선 ‘헤르메스(Hermes)’ 호를 타고 와트니 박사를 구하려 간다. 이 우주선은 이온을 발사해 얻은 힘으로 우주선을 움직이는 이온엔진 우주선인데, NASA도 인류를 화성으로 데려다 줄 우주선용 이온엔진 개발을 마쳤다.

아직 인류는 화성에 가지 못했다. 그렇지만 ‘마션’에서 보여준 기술은 대부분 현재 진행 중이다. 여기에 와트니 박사가 보여준 멋진 에너지만 더하면 화성의 역사를 새로 쓰는 꿈은 꼭 이루어질 것이다. 어떤 극한 상황에서도 최선을 다하는 와트니 박사. 그는 실패해도 또 도전하고 위기에서도 웃음을 잃지 않는다. 그런 긍정의 힘이 화성이라는 극한 환경에 놓인 그를 살렸다. 언제 어디서 무슨 일을 만나더라도 쉽게 포기하지는 말자. 긍정적으로 도전하면 못해낼 일이 없다고 ‘마션’의 와트니 박사가 보여줬으니까.

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