[G리포트] 승리호에 나오는 궤도 엘리베이터, 현실에서도 실현 가능한 기술일까? - 공상과학에서 현실의 영역으로

지식창고 유튜브의 썸네일

 

안녕하세요. 지식창고입니다.

 

2월 5일 넥플릭스에서 개봉된 영화 승리호는 2092년 환경오염으로 인해 황폐화된 지구를 배경으로 지구의 위성궤도에 만들어진 새로운 보금자리에 오직 선택된 소수만이 살도록 허락된다는 내용의 줄거리를 가지고 있습니다. 이 보금자리와 지구를 연결하는 것이 궤도 엘리베이터입니다. 그래서 오늘은 영화 승리호에 나오는 궤도 엘리베이터가 실제로 현실에서도 실현가능한가에 대한 내용으로 이야기해볼까 합니다. 

 

현재 우주로 가는 유일한 방법은 로켓을 이용하는 것이지만, 이 방법은 막대한 비용이 들기에 우주 개발을 어렵게 만들고 있습니다. 예를 들어 100kg에 불과한 나로호를 우주로 발사하기 위해 140톤의 연료를 채워야하기에 순수발사비로만 3천억이라는 국가예산이 들어갔습니다. 2020년 한해만 비록 소형위성이라 할지라도 천대가 넘는 인공위성이 발사되었다고 하니 세계는 가히 우주 개발에 엄청난 자금을 쏟아붓고 있는 중입니다. 만약, 이런 비용을 획기적으로 줄일 수 있다면, 우주 개발은 한결 수월해질 것입니다. 이러한 대안으로 거론되고 있는 것이 바로 영화 승리호에 나오는 궤도 엘리베이터입니다.

 

일반 엘리베이터의 개념처럼 지구밖 정지궤도와 지상을 연결하여 승강기처럼 오르내린다는 개념은 1895년 러시아 우주 계획의 선구자라 불리는 치올코프스키 박사가 파리 에펠탑을 보고 영감을 얻어 지상으로부터 정지궤도까지 압축 구조로 탑을 쌓아올리자는 발상에서 시작되었으나, 그러한 조건하에서 자신의 무게를 지탱하는 충분한 압축강도를 가진 재료가 존재하지 않았기에 유명무실한 제안으로 여겨졌습니다. 이후, 정지궤도상에 위성을 먼저 쏘아올리고, 이 위성을 기지로 삼아 케이블을 지상으로 내려 지상타워와 연결한다는 현실성 있는 제안은 1960년 소련 레닌그라드 공과대학생이었던 알슈타노프에 의해 제기되었습니다. 하지만, 이러한 제안은 길이가 3만 6천 킬로미터에 달하며 20톤의 자체하중을 견딜 고강도 케이블이 없다는 한계점에 부딪히게 됩니다. 이를 보완하기 위해 1966년 미국 기술자들은 정지궤도에서 회전하는 기지를 건설하여 줄을 늘어뜨린 후 대기권 아래에 있는 우주선을 낚아채 원심력을 이용하여 우주밖으로 내보낸다는 개념의 스카이훅을 발전시켰으나 아직까지는 이론상으로만 존재하는 개념입니다. 

 

이와 같이 자체하중을 견딜 고강도 케이블의 부재로 멈쳐있던 궤도 엘리베이터는 1990년대 탄소 나노튜브의 개발이후 급물살을 타게 됩니다. 당시 실험된 탄소 나노튜브의 인장강도는 64 기가파스칼로 단위면적당 6톤의 무게를 견딜 수 있기에 자체하중을 견딜 수 있는 길이는 1만킬로미터이지만, 이론상으로는 300 기가파스칼이기에 기술의 발전에 따라 조만간 궤도 엘리베이터에 필요한 150 기가파스칼의 인장강도를 얻을 수 있을거라 기대하고 있습니다. 비록 궤도 엘리베이터에 있어 최대 난관이라 여겨졌던 케이블의 강도가 해결되더라도 지구 대기 상층부에서 발생하는 강풍, 번개와 같은 기후변화에 대한 대처 및 궤도상에 존재하는 우주 쓰레기나 운석과의 충돌문제 등이 남아있습니다. 

 

이런 여러가지 문제점에도 불구하고 현재 미국과 유럽을 비롯하여 중국, 일본 등이 설치를 추진하고 있습니다. 특히 일본의 경우는 2018년 궤도 엘리베이터 실험을 위한 초소형 위성을 발사하였으며, 2025년 지상기지의 착공을 시작으로 2050년에는 궤도 엘리베이터를 운행한다는 구체적이고 야심찬 계획을 추진 중입니다. 비록 초기자금이 100억달러에 육박하는 천문학적인 비용이 들어가지만, 궤도 엘리베이터를 이용하여 지구상에서 정지궤도까지 화물을 운반하는데 킬로당 200달러에 불과하기에 만약 성공한다면 우주개발에 있어 단번에 선두자리를 차지할 수 있기 때문입니다. 현재 한국과학기술연구원은 80 기가파스칼의 압력을 견딜 수 있는 탄소나노튜브 가닥을 개발한 상태이며, 2022년까지 궤도 엘리베이터 개발에 필요한 150 기가파스칼까지 끌어올린다는 목표를 가지고 연구에 매진 중입니다. 

 

결국, 멀지 않는 미래에 앞서 말한 고강도 케이블이 만들어진다면, 영화 승리호에서 나오는 배경처럼 궤도 엘리베이터를 타고 우주로 가서 우주 쓰레기를 처리하는 직업이 생길지도 모릅니다. 영화속 시대배경은 2092년으로 되어있지만, 과학자들은 그보다 이른 시기에 궤도 엘리베이터가 운행될 것으로 예상하고 있습니다. 이와 같이 공상과학영화 속 이야기는 실현불가능이 아닌 현실의 영역으로 들어와 있습니다. 

 

지금까지 지식창고였습니다.

끝까지 시청해주셔서 감사합니다. 

 

 

 

도움이 되셨다면 바쁘시더라도 1초만 시간을 내주셔서 공감 및 댓글을 달아주시겠어요?

여러분의 공감과 댓글은 글쓴이에게 큰 힘이 된답니다.