우주로 가는 엘리베이터

우주로 가는 엘리베이터

“엘리베이터를 타고 우주로 가자.” 지상에서 우주로 거대한 엘리베이터를 세우려는 이들이 있다. 아서 클라크의 1978년 공상과학 소설 ‘파운데이션 오브 파라다이스(Foundation of Paradise)’에도 물론 나온다.그러나 현실에도 있다. 바벨탑을 꿈꾸는 무모한 이들은 다름 아닌 미 항공우주국(NASA) 과학자들이다. 최근 마샬 첨단프로젝트실의 데이비드 스미서먼 박사는 몇해 전 열었던 워크숍을 바탕으로 ‘우주 엘리베이터’의 타당성을 검토, 보고서를 펴냈다. 그는 “50년쯤 기술개발을 하고 금세기 하반기 쯤이면 우주 엘리베이터를 지을 수 있을 것”이라고 말했다. 우주 엘리베이터는 엘리베이터의 원리와 같이 케이블을 달아 우주 높이 올라가는 엘리베이터다. 다만 그 높이가 정지위성이 떠있는 고도 3만5,786㎞라는 점이 다를 뿐이다. 먼저 50㎞ 높이의 기저탑을 지어 정지위성까지 연결하는 케이블을 잡아매야 한다.이 엘리베이터 구조물이 지구로 엎어지지 않도록 하려면 정지위성 너머 지구 반대편에 무게 중심을 잡기 위한 평형추가 필요하다. 아마 소행성 하나를 갖고 와서 매달아야 할 것으로 보인다. 또 엘리베이터 속도를 시속 수천㎞ 속도로 유지하기 위해 전자기 추진체를 이용해야 한다. 이 우주 엘리베이터는 다른 행성으로 출발하는 사람, 탑재체, 연료 등을 실어나르는 우주 환승역의 역할을 할 수 있다. 이밖에 고층전망대 역할도 한다. 창밖의 풍경이 시내의 야경이 아니라 운석이나 유성우가 떨어지는 장관이 될 것이다. 정지궤도를 우주환승역으로 삼는 이유는 이 높이에서 지구의 자전속도와 같은 속도로 지구를 돌 수 있기 때문이다.

통신위성이 늘 특정지역의 상공에 머물러 있어야 하기 때문에 정지궤도에 올리는 것과 같은 이치다. 우주 엘리베이터라는 개념은 아서 클라크가 대중화했지만 첫 고안자는 1895년 러시아 과학자 콘스탄틴 촐코프스키였다. 그는 에펠탑을 보고 우주 엘리베이터를 떠올렸다. 촐코프스키는 하늘에 성(城)을 지어 로켓 없이 물체를 궤도에 올릴 수 있다고 제안했다. 생각은 훌륭했지만 지상에서부터 정지궤도까지 탑을 세우는 게 불가능했다.  1960년 또 다른 러시아 과학자 Y N 아르추타노프가 정지위성을 이용할 것을 제안했다. 이 곳에서 케이블을 지구 표면으로 늘어뜨리고 반대편에 평형추를 매단다는 제안이다. 훨씬 현실적이었지만 3만6,000㎞의 긴 케이블은 여전히 난제였다. 미국 공학자들이 계산해 보니 흑연, 석영, 다이아몬드 등 현존하는 어떤 물질보다 강도가 2배는 높아야 했다. 1975년 공군연구소 제롬 피어슨이 더욱 정교한 디자인을 제안했고 지난해 관련 연구자들이 총집합한 워크숍까지 열리게 됐다. 여전히 당장 현실화할 수 있는 기술은 없다. 그러나 철보다 강도가 100배나 높은 신소재 탄소나노튜브가 개발될 가능성은 훨씬 커졌다. 무엇보다 중요한 건 우주 엘리베이터의 값싼 비용이다. 150㎏ 짐을 진 사람이 엘리베이터로 올라가는 데 드는 비용은 겨우 222달러(250만원). 현재 우주왕복선으로는 ㎏당 2만2,000달러가 든다. 다음 세대엔 마치 63빌딩을 올라가듯 우주 엘리베이터를 타게 될지 모른다.  우주엘리베이터 실현에 필요한 다섯가지 기술

- 나노 기술(Nano Technology) 탄소로 된 관 모양의 탄소나노튜브는 지름이 나노미터(10억분의1m) 수준이면서 강도는 철보다 100배나 높다. 이 신소재는 우주 엘리베이터 구조물을 만들 최적 후보물질이다. - 테더 기술(Tether Technology) 긴 구조물을 개발하고 제어하는 데 첨단 테더 기술이 필요하다. 이러한 기술은 현재 위성의 고도를 올리는 데 적용되고 있다. 테더는 밧줄, 사슬의 의미. - 탑 건설기술 현재 기술로도 수㎞ 높이의 탑을 세울 수 있지만 비용이 문제다. 보다 가볍고 구조에 적합한 소재가 도입될 필요가 있다.- 전자기 추진체 고속 차량, 보조 발사체, 고속철 등에 적용되는 전자기 추진체 개발은 3만6,000㎞높이의 우주 엘리베이터를 빠르고 안전하고 효율적으로 운영하는 데 필요하다. - 우주 인프라 운송차량, 편의시설, 기본설비 등 전반적인 우주 인프라가 개발돼야 한다. 장기적으로는 ‘우주 경제’가 발전할 것이다.