지구 위에 떠 있는 '눈' 인공위성···왜 안떨어질까[별별이야기](26)

[정승남세기영어교육연구회장]

지구 위에 떠 있는 '눈' 인공위성···왜 안떨어질까?

[별별이야기](26)

김정욱 기자입력 2023. 6. 3. 12:00 서울경제신문

[서울경제]

마지막 남은 블루오션 우주. 미국과 러시아, 중국, 인도 등은 일찌감치 우주의 가치에 눈을 뜨고 그 공간을 개척하고 있습니다. 우리나라도 이제 본격적으로 우주개발에 뛰어들고 있죠. 미지의 우주, 그 광활하고 거대한 세계에 대한 이야기를 어린이부터 성인까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 재미있게 풀어내려 합니다. <편집자주>

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5000여개의 인공위성들 지구 상공서 빙글빙글

최근 우리나라는 누리호를 통해 인공위성을 지구궤도에 올렸습니다. 북한도 우리가 누리호를 발사한지 6일 후인 5월 31일 인공위성(북한은 인공위성이라고 주장하지만 국제사회는 장거리 미사일을 수 있다고 추측합니다)을 쏘았지만 지구궤도에 올리는 데는 실패했습니다.

인공위성이란 천체 주위를 돌도록 만든 인공 구조물입니다. 세계 최초의 인공위성은 지난 1957년 소련(현재 러시아)이 쏘아올린 ‘스푸트니크 1호’입니다. 이후 각 나라들이 인공위성을 지구 위로 보냈고 현재 지구 주변에는 세계 각국에서 쏘아올린 인공위성이 정말 많은데요, 그 동안 인류는 8000개 정도의 인공위성을 지구궤도에 올렸습니다. 현재 지구위에는 5000여개의 인공위성이 있고, 그 가운데 지구와 교신을 하며 작동하는 것은 3000여개입니다.

인공위성의 역할은 다양합니다. 기상관측(일기예보), 정찰(군사활동), 통신(TV, 라디오, 휴대폰, 네비게이션) 등 다양한 방면에서 활용됩니다.

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추진 연료도 없는 인공위성은 왜 땅으로 안 떨어질까?

인공위성은 비행기나 우주선처럼 연료 사용하지 않는데 왜 지상으로 떨어지지 않고 지구 위 주변을 돌 수 있을까요? 이런 궁금증도 한번쯤은 가져봤을 것입니다.

그 이유는 인공위성은 고속으로 원운동을 하며 비행하기 때문입니다. 예를 들어 공을 던지면 언젠가는 떨어지는데, 세게 던질수록 더 멀리 나가게 됩니다. 공을 세게 던져도 언젠가는 땅에 떨어지죠. 그 이유는 지구가 끌어당기는 힘인 중력의 영향이 가장 크기 때문인데요, 그런데 이 공의 속도가 초속 7.8㎞ 넘게 되면 중력의 영향에서 벗어나 계속 나아가게 됩니다. 단 조건은 공기의 저항이 없어야 한다는 거죠.

인공위성의 속도는 최소 초속 7.8㎞입니다. 그리고 대기권을 벗어나 있기 때문에 공기의 저항을 받지 않아 속도가 줄지 않죠. 인공위성이 대기권을 벗어난 후 초속 7.8㎞의 속도를 한번만 내면 계속 비행할 수 있습니다.

한국 최초의 인공위성 ‘우리별 1호’. 사진제공=카이스트 인공위성연구센터

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한국 최초의 인공위성 ‘우리별 1호’, 1992년 우주로 향해

우리나라는 미국이나 소련 등 우주과학 선진국에 비해 인공위성을 늦게 올렸습니다. 1987년 ‘항공우주산업개발 촉진법’이 마련된 후 1989년 9월 한국과학기술원(KAIST·카이스트)에 ‘인공위성연구센터’가 설립됐습니다.

그리고 1992년 8월 우리나라 첫 인공위성인 ‘우리별 1호’를 발사했습니다. 당시 한국은 발사체(로켓) 기술이 없어 우리별 1호는 유럽우주기구(ESA)가 제작한 ‘아리안 로켓’에 실려 프랑스령인 남미 기아나 쿠루 기지에서 발사됐습니다.

그런데 이 우리별 1호는 소유권과 운영권이 우리에게 있을 뿐 제작은 영국의 서레이대학교에서 했습니다. 우리별 1호 개발의 모든 과정을 영국이 한 것입니다.

1993년에는 순수 우리기술로 제작한 ‘우리별 2호’가 역시 기아나 쿠루 기지에서 발사됐고, 1999년에는 인도 스리하리코타에서 ‘우리별 3호’가 우주로 떠났습니다.

이후 우리나라는 ‘아리랑’, ‘과학기술위성’, ‘천리안’, ‘무궁화’, ‘한누리’를 비롯해 최근 누리호에 실렸던 ‘도요샛’ 등 20여기의 인공위성을 지구궤도에 올렸습니다.

지난 3일 한국천문연구원의 연구원들이 전남 고흥군 나로우주센터 위성보관동에 입고된 도요샛 위성을 점점하고 있다. 사진제공=한국항공우주연구원

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임무를 끝내도 지구궤도 도는 인공위성···결국 우주쓰레기 돼

인공위성은 수명을 다 했어도 대부분 지구 주위를 돌고 있습니다. 인공위성이 통신 등 제 기능을 하지 못하면 평범한 쇳덩이로서 지구궤도를 돌다 다른 위성과 충돌하기도 해 파편이 수백개, 수천개로 쪼개져 우주쓰레기가 되곤 하죠. 현재 지구위에 떠 있는 1㎝ 이상의 우주쓰레기들은 90만개 정도입니다. 그래서 이를 어떻게 처리해야 할지 각 나라 우주기구에서는 연구를 하고 있죠.

한국은 1992년 처음으로 우리별 1호를 발사했으니 인공위성의 역사는 31년이라도 볼 수 있습니다.

그 동안 인공위성은 대전의 한국항공우주연구원(항우연)에서 관리했다 지난해 11월 제주도 제주시에 ‘국가위성운영센터’를 개소했습니다. 이 센터는 항우연으로부터 위성 운영을 이관 받아 우리가 쏘아 올린 위성들을 관리합니다. 한국은 2030년까지 운영하는 위성을 70기까지 늘릴 예정인데 국가위성운영센터가 모든 관리를 담당합니다.

인류가 인공위성을 개발한지는 아직 100년이 채 되지 않았지만 그 쓰임은 정말 다양하고 유용합니다. 앞으로 더욱 발전할 인공위성이 우리 생활에 어떤 이로움을 가져다줄지 궁금합니다.

김정욱 기자 mykj@sedaily.com

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