중국 위성 파편에 아리랑호 다칠라

박상영 교수·항공우주연 시뮬레이션
위성 파편 고도 300㎞위에 퍼져있어
2011년 발사될 아리랑3호 손상 우려

중국은 지난 1월11일 미사일을 쏘아 800여㎞ 상공에 있던 자국의 인공위성 ‘풍운(펑원) 1호’를 파괴하는 요격 실험(〈한겨레〉 1월20일치 1면)을 했다. 이때 무수하게 흩뿌려진 위성 파편들이 지구 둘레를 돌며 우리나라의 저궤도 위성과 충돌해 손상을 입힐 가능성이 있는 것으로 분석됐다.

항공우주연구원(항우연) 위성관제팀의 김해동 선임연구원은 2일 “수명을 다해 ‘자연사’하는 대부분 위성들은 점차 비행 고도가 떨어져 저궤도 위성의 아래쪽에 놓이기 때문에 충돌 위험이 심각하지 않은 반면에, 풍운 1호 파편은 대부분 저궤도 위성들이 몰려 있는 고도 880~300㎞ 구간에 넓게 퍼져 있어 문제가 심각하다”고 말했다.

최근엔 박상영 연세대 교수(천문우주학)와 항우연의 연구팀이 풍운 위성 파편들의 개수와 분포 정보를 파악하고 이 파편들이 2011년에 685㎞의 궤도로 발사될 다목적 실용위성 아리랑 3호와 충돌해 손상을 끼칠 확률을 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램으로 미리 계산했다.

계산 결과를 보면, 아리랑 3호가 기대수명 4년 동안 650~700㎞ 궤도에서 관통 가능성이 큰 0.1㎝ 크기의 위성 파편과 한번 충돌할 확률은 12%로 나타났다. 0.01㎝ 이하 파편과 충돌할 확률은 100%이며, 1㎝ 이상 파편과 충돌할 확률은 0.0007% 이하였다.

또 아리랑 3호 외벽 두께를 4㎜로 가정할 때, 0.018㎝ 파편이 위성 외벽을 관통할 확률은 99.7%로 나타났다. 연구팀은 충돌과 손상 확률을 고려할 때 아리랑 3호의 외벽 두께를 2~3㎝ 이상으로 제작하고 방어벽을 따로 설치할 필요가 있다고 제안했다. 이 연구 결과는 〈한국우주과학회지〉 최신호에 실렸다.

박 교수는 “충돌의 파괴력은 속도 차이(상대속도)에 따라 달라지는데 위성과 파편의 속도차는 대체로 초속 15㎞로 크기 때문에 작은 파편이라도 충격이 크다”며 “이번 계산에는 설계가 진행 중인 아리랑 3호의 실제 규격이 아니라 가상 모형의 규격을 이용했기에 실제의 충돌·손상 확률은 이와 다를 수 있다”고 말했다.

김해동 연구원은 “지난 1월30일 북미대공방위사령부(NORAD) 자료에서 궤도 정보가 파악된 10㎝ 이상 풍운 위성 파편은 처음 517개로 보고된 이래 지금은 2천개 이상으로 늘었다”며 “현재 저궤도를 돌고 있는 아리랑 1·2호는 풍운의 파편과 충돌하지 않도록 위성의 궤도를 추적·관리하고 있다”고 말했다.

오철우 기자