우주정거장서도 지구처럼 중력 구현?…러, 회전식 인공 중력 특허

러시아 국영 로켓·우주기업 '에네르기야'가 출원한 인공 중력 우주정거장 특허에 실린 그림. RSC Energia 제공

지구 궤도에서 거주 공간이 고리처럼 이어져 회전하며 중력을 만들어내는 우주정거장 구상이 특허 문서로 공개됐다. 중심 축을 따라 고정된 모듈이 있고 축 주위를 방사형으로 연결된 거주 모듈이 회전해 승무원에게 중력과 유사한 힘을 제공하는 구조다. 장기 우주 체류의 최대 난제인 무중력 문제를 구조적으로 해결하려는 발상이다.

24일(현지시각) 미국 우주 전문지 스페이스닷컴 보도에 따르면 러시아 국영 로켓·우주기업 '에네르기야'는 인공 중력을 생성하는 우주 시스템에 대한 특허를 지난 9월 등록했다.

특허에 따르면 우주정거장은 회전 운동을 이용해 지구 중력의 약 절반인 0.5g 수준의 인공 중력을 구현하도록 설계됐다. 핵심은 '회전하는 거주 공간'이다. 정거장의 중심에는 고정된 축 모듈이 있고 여기에 여러 개의 거주 모듈이 방사형으로 연결된다.

거주 모듈들이 축을 중심으로 회전하면서 발생하는 원심력이 중력처럼 작용한다. 설계상 0.5g를 만들기 위해서는 반경 약 40m, 분당 약 5회 회전이 필요하다.

특허 문서에는 고정 부분과 회전 부분을 연결하는 밀폐 가동 연결부 구조가 상세히 제시돼 있다. 회전 부위의 베어링과 밀폐 장치를 회전부의 한쪽에만 배치해 일부 부품에 문제가 생기더라도 승무원이 다른 구역으로 이동할 수 있다. 기존 회전형 인공 중력 구조에서 지적돼 온 '고장 시 격리 위험'을 줄이기 위한 설계다.

장기 우주 체류에서 인공 중력 확보는 최대 난제로 꼽힌다. 무중력 환경에 오래 노출되면 근육 위축과 골밀도 감소, 심혈관계 변화 등이 나타난다. 현재 국제우주정거장(ISS)에서는 운동 장비로 증상을 완화하고 있지만 근본적 해결책은 아니라는 지적이 있다. 인공 중력이 구현될 경우 장기 유인 임무에서 승무원 건강 부담을 크게 줄일 수 있다.

유사한 개념은 과거에도 제안된 바 있다. 미국항공우주국(NASA)은 '노틸러스-X'와 같은 회전식 우주선 개념을 검토한 바 있고 미국 민간기업 '바스트 스페이스' 역시 인공 중력 우주정거장을 장기 목표로 제시하고 있다. 다만 회전 중인 구조물에 수송선을 도킹하는 문제는 여전히 기술적·운용적 난제로 남아 있다.

특허에는 구체적인 개발 일정이나 예산 계획은 포함되지 않았다. 특허는 기술 개념을 보호하는 법적 장치로 곧바로 실물 제작으로 이어지지는 않는다. ISS 퇴역 이후를 겨냥해 러시아가 인공 중력을 차세대 유인 우주 인프라의 핵심으로 검토하고 있음을 시사한다.

<참고자료>

- https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2846902&TypeFile=html

[조가현 기자 gahyun@donga.com]