통권 제395호-내가 지나가다가 우주 쓰레기에 맞을 확률은? > 산학협동경영기술정보

우주 쓰레기가 낙하할 위험: 내가 맞을 위험은 얼마나 될까?
2024년 3월 7일 독일 시민들은 독일 연방 시민 보호 및 재난 지원청(THW: The Federal Agency for Technical Relief; 독일어로는 BBK라고 약칭)으로부터 경고를 받기 전까지 매우 평범한 오후를 보내고 있었다. 하지만 독일 연방 시민 보호 및 재난 지원청이 계산 및 예측한 결과를 토대로 3월 8일부터 9일까지 우주 파편이 독일 상공에 날아올 것이라 경고하자 순식간에 혼돈의 장으로 변해버렸다. 독일 상공을 향해 날아오는 우주 파편과 쓰레기는 ‘국제우주정거장 배터리 팩’이었다. 배터리 팩의 총 질량은 2.6톤(2,600kg)으로 대형 자동차 크기와 맞먹는 질량이다.


우주 쓰레기가 낙하할 위험. 내가 맞을 위험은 얼마나 될까? © Getty Images

독일 연방 시민 보호 및 재난 지원청과 유럽우주국(European Space Agency) 모두 자세한 내용을 밝히지는 않았지만, 이 우주 쓰레기는 다행히 대서양에 낙하하며 위험한 상황은 벌어지지 않았다. 갑자기 등골이 오싹해지는 뉴스이다. 우리는 아무 때고 날아오는 우주 쓰레기를 걱정해야 할까? 위 질문에 대한 대답부터 찾자면 “아니요”이다. 사실 크고 작은 우주 쓰레기는 거의 매주 대기권에 진입하곤 한다. 그리고 대부분은 우리를 위협하지 않는다.

 

우주 쓰레기는 얼마나 위험할까?
3월 초, 독일 당국은 국제우주정거장의 9개의 배터리 팩이 남위 -51.6도에서 북위 51.6도 사이의 예측할 수 없는 ‘자연(natural)’ 궤도를 따라 지구 대기권에 재진입할 것으로 예상했다. 이러한 자연적인 궤도는 지구에서의 컴퓨터나 사람의 안내를 받지 않는 ‘통제되지 않은’ 궤도를 의미한다. 그리고 독일의 일부 지역에서는 하늘에서 떨어지는 밝은 별과 비슷한 ‘흔적’과 ‘잔해’를 발견할 수 있을 것이라고 설명했다.


보통 우주 쓰레기가 지구로 재진입할 시 대부분은 큰 마찰을 일으키며 소진되고 결국 없어진다.  © Getty Images

보통 우주 쓰레기가 지구로 재진입할 시 대부분은 큰 마찰로 소진되고 결국 없어진다. 이는 매우 정상적인 현상이다. 하지만 대형 자동차 정도의 크기라면 가끔 상황이 달라질 수 있다. 이 정도 규모의 큰 우주 쓰레기 일부는 지구 재진입시에도 살아남아 바다에 떨어지는 경우가 있기 때문이다. 이번 우주정거장의 배터리 팩 같은 경우가 해당한다.

독일의 우주 모니터링 센터는 대부분의 잔해가 현지 시각으로 오후 8시(07:00 PM GMT)가 조금 지난 후 대서양에 추락했을 것이라고 전했다.

 

독일 그리고 유럽우주국의 위험평가
국제우주정거장의 배터리 팩은 인공위성이나 다른 우주선처럼 계속해서 항해할 수 없다. 따라서 수명을 다했을 때에는 통제되지 않은 상태로 지구로 재진입하게 된다. 이때 배터리가 어떻게 부서질지, 어디로 어떻게 추락할지 예측하기는 쉽지 않다. 유럽우주국은 위험평가를 거친 결과 대부분의 파편이 대서양에 떨어지며 아무도 다치지 않을 것이라고 확신한 바 있다. 그리고 일부 부품이 지상에 떨어질 수는 있지만 인명 피해 위험, 즉 사람이 맞을 가능성은 매우 낮다고 평가했다.

독일 연방 시민 보호 및 재난 지원청이 ‘배터리 팩이 위험할 수 있다’라고 경고한 것은 배터리 팩이 대기권으로 재진입하기 전, 독일 상공을 한 번 이상 비행할 예정이었기 때문이다. 그리고 실제로 배터리 팩은 대부분 유럽, 라틴 아메리카, 아프리카 북동부, 중동, 동남아시아 및 호주 상공을 통과했다. 배터리 팩의 대기권 재진입이 독일과 유럽의 예상대로 인명피해를 초래하지는 않았지만, 해당 국가들의 상공을 자유롭게 여행한 탓에 위험 요소는 분명히 존재했다. 그렇다면 우리는 언제 우주 쓰레기의 낙하 위험을 걱정해야 할까?


전문가들은 우주 파편이 머리에 떨어질 확률이 번개에 맞을 확률보다 65,000배 정도 더 낮다고 추정한다. 이는 전혀 걱정하지 않아도 되는 수준이다. © Getty Images

독일 당국 역시 유럽우주국의 위험평가를 되풀이하며 국민들에게 추가 경고를 하는 방법 외에는 그들을 보호할 방법이 없다고 설명했다. 즉, ‘사건’이 발생하기 전에는 보호 조치가 실상 가능하지 않음을 우려한 셈이다.

 

매년 지구에 떨어지는 우주 쓰레기의 양은 얼마나 될까?
유럽우주국에 따르면 우주 쓰레기는 거의 매주 통제되지 않은 자연 궤도를 통해 지구 대기로 재진입한다고 한다. 1960년대 이후 우주 쓰레기 발생 건수는 꾸준히 증가해 왔지만, 지난 몇 년 동안은 더 빠른 속도로 증가했다. 2023년 12월 유럽우주국의 데이터에 따르면 2022년 약 2,500조각에 달하는 우주 쓰레기가 지구에 떨어진 것으로 나타났다. 2023년에는 그 수가 다시 약 1,500개로 감소했지만 1960년부터 2000년까지 연간 불과 500개였다는 점을 감안하면 숫자는 이미 상당히 증가한 셈이다.

그렇다면 우리가 우주 쓰레기에 맞을 위험은 어느 정도일까? 전문가들은 우주 파편이 머리에 떨어질 확률이 번개에 맞을 확률보다 65,000배 정도 더 낮다고 추정한다. 이는 전혀 걱정하지 않아도 되는 수준이다. 통상적으로 운석에 맞을 확률이 우주 파편에 맞을 확률보다 3배 정도 더 높다. 그리고 우리는 살면서 운석으로 인한 사고를 한 번도 경험해 보지 못하는 경우가 대부분이다. 이를 생각하면 우주 쓰레기로 인한 위험은 무시해도 될 정도이다.

 

어떤 종류의 우주 쓰레기가 지구로 떨어질까?
매일 약 44톤의 운석 물질이 지구에 떨어지지만, 그중 약 95%는 연소하며 사라진다. 그리고 지구에 떨어지는 우주 쓰레기의 대부분은 ‘페이로드 파편’으로, 우주선이 폭발하거나 다른 물체와 충돌하면서 파편화된 경우 또는 의도치 않게 우주선에서 떨어져 나온 파편에 해당한다. 또 다른 우주 쓰레기로는 로켓 임무와 관련된 물체들, 즉 목적을 달성한 후 의도적으로 우주 쓰레기로 방출되는 우주 물체를 들 수 있다. 이번 국제우주정거장의 다 쓴 배터리 팩도 이러한 예에 해당한다. 참고로 배터리 팩은 3년 전에도 의도적으로 국제우주정거장에서 방출된 바 있다.

우주 쓰레기에 독성이 있을까?
위성이 지구에 떨어지더라도 위성 안에 독성이 있을 가능성은 거의 없다. 하지만 위성의 부품 안에 독성 물질이 포함되어 있을 가능성은 있다. 일부 우주선 연료에는 히드라진 등 독성이 있기 때문이다. 베릴륨이나 마그네슘과 같은 금속은 보통 합금 형태로 존재하지만, 베릴륨은 어떤 형태이든 독성이 꽤 강하다.

하지만 위성의 부품 안에 독성 물질이 포함되어 있을 가능성은 있다. © Getty Images

또한 이는 우주 쓰레기가 어디에 떨어지는지에 따라 달라질 수 있다. 일부 전문가들은 바로 이 독성 때문에 대부분의 우주 쓰레기가 바다에 떨어짐을 우려하고 있다. 그리고 이에 대한 연구는 아쉽게도 활발하지 못하다. 바닷물은 물건과 물체를 쉽게 부식시킬 수 있다. 실제로 전 세계에 존재하는 백만여 개의 난파선은 일반적으로 쉽게 부식되며 많은 해양 생물의 서식지가 되는데, 인공위성이나 우주선의 부품, 독성 물질 등이 바다에 떨어질 경우엔 상황이 매우 다를 것으로 예측되고 있다.

사이언스 타임즈 3월 15일 기획/칼럼 김민재 리포터 발제