우주복(Spacesuit)의 진화, 구성 및 제작 비용

우주복

우주여행을 상상할 때, 아름답고 광대한 우주와 그 넓은 은하를 가로지르는 우주선을 떠 올리게 될 것이다. 그러나 무엇보다도 보장되어야 하는 것이 탑승하고 있는 개인의 안전이다. 이 안전을 확보해 주는 것이 곧 우주복이다. 우주복에 대한 기술과 발전은 우주로 나가기 위해 계획을 세울 때부터 시작된 인류의 숙명인셈이다.
 

1. 우주복의 진화

 
이것의 진화는 1960년대 초 최초의 인간 우주 비행 프로그램인 프로젝트 머큐리가 시작된 이래로 연구, 설계, 개발의 지속적인 과정이었다. 1) 프로젝트 수성(1961-1963): 최초의 우주복은 최초의 미국 우주비행사들을 우주로 보낸 프로젝트 머큐리를 위해 설계되었다. 원피스 압박복, 바이저가 달린 헬멧, 장갑으로 구성됐다. 이 초기 우주복은 외부의 활동을 위해 고안된 것은 아니었다. 2) 제미니 프로젝트(1965-1966): 제미니 우주복은 선외활동을 위해 설계된 최초의 우주복이다. 우주비행사들이 우주선을 떠나 우주에서 임무를 수행할 수 있도록 생명 유지를 위한 배낭을 가지고 있었다. 눈부심을 줄이고 태양의 해로운 광선으로부터 눈을 보호하기 위해 조정할 수 있는 바이저를 가지고 있었다. 3) 아폴로 계획 (1969-1972): 아폴로 우주복은 달 표면의 혹독한 환경으로부터 우주비행사들을 보호하기 위해 고안되었다. 우주의 진공 속에서 우주비행사들이 숨을 쉬고 움직일 수 있도록 압력을 가했다. 또한 우주비행사들이 장기간 달 표면을 탐사할 수 있도록 하는 휴대용 생명 유지 장치를 가지고 있었다. 4) 우주왕복선 프로그램 (1981-2011): 이때는 우주 왕복선 발사, 궤도, 그리고 우주 유영 중에 사용하기 위해 설계되었다. 우주복에는 생명유지장치가 들어 있는 배낭과 내부의 온도를 조절하는 냉각장치가 달려 있었다. 5) 국제 우주 정거장(ISS,1998-현재): 선외활동을 위해 설계되었으며 우주왕복선 프로그램때와 디자인이 유사했다. 그러나 이때는 우주 정거장의 생명 유지 시스템에 연결할 수 있는 기능과 이동성을 위한 제트 동력 백팩과 같은 추가적인 기능을 가지고 있습니다. 6) 아르테미스 프로그램(2024년 이후): 아르테미스 우주복은 현재 개발 중이며 다가오는 달 임무 동안 사용될 것이다. 이 우주복은 이전 것보다 더 유연하고 가벼워 더 나은 이동성과 이동 범위를 허용할 것이다. 또한 슈트의 작은 구멍을 고칠 수 있는 자가 치유 물질과 같은 새로운 기능을 갖게 될 것이다.
 

2. 우주복 구성 세트

 
우주복 세트를 구성하는 것은 우주복, 헬멧 그리고 장갑이다. 1) 우주복: 여러 층의 재료로 구성되어 있으며, 각각은 특정한 목적을 위해 사용된다. 그 층들은 단열 기능을 제공하고, 미세 운석과 방사선으로부터 보호하며, 우주비행사들이 숨을 쉴 수 있도록 기압을 유지한다. 가장 안쪽 층은 부드럽고 흡수성이 좋은 물질로 만들어져서 땀을 닦아주고 우주비행사를 건조하게 유지시켜준다. 외부 층은 극도의 온도, 방사선, 잔해로부터 보호하는 노멕스나 케블라와 같은 내구성 있는 재료로 만들어진다. 그 층들 사이에는, 우주비행사의 몸을 식히기 위해 물을 순환시키는 튜브 네트워크가 있다. 2) 헬멧: 우주비행사의 머리를 보호하고 주변을 선명하게 볼 수 있는 우주복의 필수 구성품이다. 헬멧은 산산조각이 나지 않는 폴리카보네이트 소재로 제작됐으며, 열과 눈부심을 반사하는 금으로 코팅된 마일러 재질의 바이저가 달려 있다. 또한 바이저는 자외선 및 미세 운석으로부터 보호한다. 그리고 우주비행사가 편안하게 숨을 쉴 수 있게 해 주고 바이저가 뿌옇게 흐려지지 않게 해주는 환기 시스템을 가지고 있다. 3) 장갑: 우주에서 임무를 수행할 수 있는 능력을 우주 비행사에게 제공하기 때문에 우주복의 가장 중요한 구성 요소이다. 우주비행사 한 명당 맞춤 제작돼 공기가 빠져나가는 것을 막기 위해 꼭 맞게 제작됐다. 장갑은 유연성을 제공하는 네오프렌 층과 구멍으로부터 보호하는 케블라 층을 포함하여 여러 층의 재료로 만들어졌다. 이 장갑은 또한 우주의 차가운 진공 상태에서 우주비행사의 손을 따뜻하게 유지하기 위해 내장된 발열체를 가지고 있다. 장갑에는 우주비행사가 도구와 터치스크린을 조작할 수 있는 특별한 손끝이 장착되어 있다.
 

3. 제작 비용

 
우주복을 설계하고 제작하는 비용은 우주 비행에 참여하는 기관과 민간 기업들에게 상당한 부담이다. 개 비용은 필요한 기술, 재료 및 기능에 따라 크게 달라질 수 있다. 예를 들어, 우주왕복선 발사와 착륙 중에 사용된 나사의 고급 승무원 탈출복(ACES)은 개발하는 데 대당 약 1,200만 달러(한화로 약 150억 이상)이다. ACES 슈트는 비상 상황에서 우주비행사들을 보호하기 위해 고안되었고 낙하산과 생명 유지 시스템과 같은 특징을 가지고 있었다. 대조적으로, 국제 우주 정거장의 우주 유영에 사용되는 차량외 이동성 유닛(EMU)은 개발하는 데 대당 약 2,200만 달러(한화 약 288억)가 들었다. EMU는 더 복잡한 슈트로 장시간 사용할 수 있도록 설계되었으며 생명 유지 장치, 이동성 및 통신 기능을 제공하는 장비가 포함되어 있다. 최근에는 신소재 및 제조기술을 이용하여 우주복의 비용을 절감하려는 노력이 있어 왔다. 예를 들어, 나사는 좀 더 유연하고 가벼운 우주복을 만들기 위해 3D 인쇄와 고급 재료를 함께 사용하는 아르테미스(Artemis) 프로그램을 위한 새로운 우주복을 개발하고 있다. 이 새로운 우주복은 이전 경우보다 비용이 훨씬 적게 들 것으로 예상되며 유지보수와 수리가 더 쉬워질 것이다.