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레플리카쇼핑몰 국제우주정거장, 더 커질 수 있을까? 그렇다, 우주에서 용접이 가능해진다면

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작성자 황준영 작성일25-12-17 15:29 조회2회 댓글0건

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레플리카쇼핑몰 지구 상공 약 400㎞의 우주. 이곳에는 ‘국제우주정거장(ISS)’이 둥둥 떠 있다. ISS 모양새는 특이하다. 우주비행사들의 거주 공간과 실험실이 차려진 파이프 형상 동체 양옆에 범선 돛처럼 생긴 태양 전지판이 다수 붙어 있다.
ISS 길이는 108ｍ다. 사람이 만들어 우주로 보낸 물체 가운데 가장 크다. ISS는 대체 어떻게 만들었을까. 현재 인류에게는 이만한 크기의 물체를 담아 한 번에 우주로 쏠 만한 거대한 발사체가 없다. 이 때문에 1998년부터 2011년까지 ISS를 건설한 미국과 러시아는 묘안을 짜냈다. ISS 동체를 ‘모듈’이라 부르는 지름 약 4ｍ짜리 원통형 조각으로 나눈 뒤 지구가 내려다보이는 우주로 올렸다. 그리고 모듈을 하나하나 조립했다.
한마디로 ISS는 블록 장난감처럼 조립됐다. 어린이들이 작은 블록을 여러 개 이어붙여 공룡이나 자동차를 만드는 것처럼 우주비행사가 도구를 쥐고 무중력을 견디며 볼트를 일일이 돌려 ISS를 만들었다. 사람의 노동이 없었다면 ISS 탄생은 불가능했다는 뜻이다.
그런데 우주에 거대한 구조물을 지을 수 있는 새 방식이 곧 과학계에 모습을 나타낼 것으로 보인다. 현재 ISS보다 실내 공간이 훨씬 널찍한 우주정거장을 만들 수 있는 이 기술의 정체는 바로 ‘용접’이다.
혹독한 환경서 금속 접합
이달 초 영국 레스터대 연구진은 현지 용접 기술 기업인 TWI와 함께 영국 우주국에서 연구 자금 48만5000파운드(약 9억5700만원)를 확보했다고 밝혔다.
연구진이 영국 우주국에 제안한 기술인 용접은 전기로 만든 약 5000도짜리 불꽃인 ‘아크’로 금속을 녹이는 것이 핵심이다. 녹은 금속은 다른 금속에 딱 달라붙는다. 열기 때문에 끈적해진 엿을 차가운 엿에 붙여놓으면 달라붙는 것과 비슷하다.
‘모듈’ 조립 대신…로봇 팔로 특수 불꽃 일으켜 녹여 붙이기영국 연구진, 진공·무중력 상태서 액체 상태 유지가 ‘관건’
사실 용접은 흔한 기술이다. 지구에서는 건설, 자동차, 조선 등 거의 산업 전 분야에서 사용된다. 그런데도 연구진이 용접으로 영국 우주국의 개발 자금까지 타낸 데에는 이유가 있다. 용접하려는 장소가 특이해서다. 연구진은 공식 자료를 통해 “우주에서 각종 부품을 붙이는 작업을 용접으로 해낼 것”이라고 밝혔다.
우주에서 용접하는 일이 그렇게 어려운 일일까. 어려운 일이 맞다. 우주에서는 용접 열기로 녹인 고체 금속이 액체에서 기체로 빠르게 변한다. 진공에서는 끓는점이 낮아져 생기는 기현상이다. 금속 액체가 없으면 용접을 하기 어렵다. 액체 상태를 꽤 오래 유지하는 일부 금속도 지구에서처럼 아래 방향으로 흘러내리지 않는다. 무중력 때문에 모양새가 공처럼 동그래지며 우주를 둥둥 떠다닌다. 우주에서 용접하는 기술이 상용화하지 못한 이유다.
연구진은 이 문제를 해결했다. 기술 핵심을 자세히 공개하지는 않았지만 자신들이 개발한 용접 전용 로봇을 쓰겠다고 했다. 연구진이 공개한 상상도를 보면 용접 로봇은 거대한 우주선 외부 동체에 달린 길이 수ｍ의 팔 형상이다. 막대기 끝에는 화살촉 모양 부품이 달려 있다. 이 부품이 아크를 일으켜 금속을 녹이는 것으로 보인다.
넓은 우주정거장 건설 가능
연구진은 우주 용접 기술 실용화를 위해 ‘디지털 트윈’을 이용할 것이라고 밝혔다. 디지털 트윈은 현실을 복제한 가상 공간이다. 우주의 진공과 무중력을 구현한 컴퓨터 속 세계에서 용접을 해보겠다는 것이다.
연구진은 “디지털 트윈이 우주에서 실제 용접을 하기 전에 주요 기술을 검증하는 데 도움이 될 것”이라고 했다. 연구진은 용접이 자율제어를 통해 이뤄질 것이라고 덧붙였다. 사람이 일일이 용접용 로봇 팔을 원격조종하는 방식은 아니라는 얘기다.
향후 이 기술이 실용화하면 어떤 일이 생길까. ISS를 만드는 데 쓰인 모듈보다 훨씬 굵은 모듈을 지구 궤도에서 만들어낼 수 있을 것으로 보인다. ISS 모듈은 지름이 약 4ｍ에 그치는데, 그 이유는 모듈 수송선 역할을 한 미국 항공우주국(NASA) 우주왕복선 화물칸 크기가 딱 그만큼이었기 때문이다.
그런데 우주에서 용접을 하면 모듈 자체의 지름을 비약적으로 키울 수 있게 된다. 우주에 갖춰놓은 용접 장비로 원하는 크기의 모듈을 만들면 그만이기 때문이다. 용접 장비가 있으면 작은 어선이든 대형 유조선이든 원하는 크기의 배를 만들 수 있는 것과 비슷하다.
모듈 지름이 커질수록 우주비행사는 더 넓은 공간에서 쾌적하게 생활하면서 더 다양한 과학 연구 장비를 운용할 수 있다. 층고가 높거나 전용면적이 넓은 집에서는 대형 세간살이를 자유롭게 들여놓을 수 있는 것과 유사한 이치다. 연구진은 “지금까지 당연한 것으로 여겼던 고정관념을 허무는 기술이 될 것”이라고 밝혔다.
위성락 국가안보실장이 16일(현지시간) 미국 워싱턴을 방문해 핵추진 잠수함 건조를 위한 한·미 간 별도의 협정을 도출하는 방안을 모색할 수 있다고 밝혔다.
위 실장은 이날 워싱턴 인근 덜레스 국제공항을 통해 입국한 뒤 취재진과 만나 “호주의 경우 미국 원자력법 91조에 따른 예외를 부여했고, 그러려면 양자 간 합의가 따로 필요하다”며 “우리도 그게 필요할 수 있기 때문에 가능성을 협의해 보겠다”고 말했다.
조 바이든 정권 때인 2021년 미국·영국과 안보동맹인 오커스(AUKUS)를 결성해 핵잠 건조 지원을 받고 있는 호주는 미국 대통령이 특별히 승인하는 경우 군용 핵물질 이전을 허가할 수 있다는 미국 원자력법 91조에 근거해 미국의 핵잠 기술을 이전받고 있다.
위 실장의 발언은 한국도 핵물질의 군사적 사용을 금지한 한·미 원자력협정(123 협정)을 우회할 수 있는 별도의 한·미 간 협정이 필요할 수 있다는 뜻으로 해석된다.
위 실장은 핵잠 건조를 위해 한·미 협의체를 만드는 것과 관련해선 “우리 쪽은 대비하고 있고, 미 측 대비를 파악해 보겠다”며 “양쪽 협의체를 이슈별로 만드는 것까지 얘기가 돼 있지는 않지만, 협의를 촉진하는 방법을 강구해보겠다”고 말했다.
위 실장은 미 측과의 이번 협의에서 한국의 민수용 우라늄 농축과 사용후핵연료 재처리, 핵잠 건조 등 한·미정상회담 공동 팩트시트에 포함된 사항들의 이행 방안을 논의할 예정이다. 위 실장은 “대통령실과 백악관이 관여해야 (진척이) 빨라진다”며 “(한·미정상회담 합의 이행에) 정치적 비중을 실어주려면 고위급 대화가 있는 게 좋겠다 싶어 방미했다”고 말했다.
위 실장은 18일까지 마코 루비오 국무장관 겸 백악관 국가안보보좌관, 원자력 분야 주무 장관인 크리스 라이트 에너지부 장관 등을 만난 뒤 뉴욕을 거쳐 귀국한다.
위 실장은 이번 방미에서 남북·북미 대화에 대한 의견도 미 정부 및 유엔과 교환할 예정이라고 말했다. 그는 “지금이 기회라면 기회인데, 한·미 간 조율·공조를 잘하는 게 중요하다”고 말했다.
최근 대북 정책의 주도권을 놓고 외교부와 통일부 간 갈등이 불거진 데 대해선 “외교·안보 이슈를 놓고 정부 내에서 견해가 조금 다를 수 있다. 건설적 이견이기도 한데, 그건 항상 NSC(국가안전보장회의)를 통해 조율·정리된다”며 “이번 사안의 경우에도 한·미 협의 건에 대해서 NSC에서 논의가 있었다. 굉장히 긴 논의가 있었고 많은 토론을 거쳐 정리가 됐던 것”이라고 말했다.

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