한국 최초 우주인 선발 과정과 그 배경, 수행하게 될 임무는…
오는 2008년 4월 우주비행에 나설 한국인 최초의 우주인 후보 2명이 25일 최종 확정됨으로써 우리나라의 우주 개척 역사가 시작됐다. 과학기술부와 한국항공우주연구원은 지난 해 12월 25일 우주인 후보 6명을 대상으로 최종 평가인 대중친화력 평가와 그동안 치러진 4차례 평가 결과를 종합한 결과, ‘한국 최초의 우주인’으로 고산, 이소연 씨 남녀 각 1명씩 2명을 최종 확정했다고 밝혔다.
지난 2006년 7월14일, 한국 최초 우주인이 되기 위한 경쟁은 후보 공모에서부터 치열하게 시작됐다. 국민적 축제 형식을 비러 지난 해 4월부터 우주인 후보를 공모, 9개월 동안 4단계의 선발절차를 거쳐 최종 우주인 후보 2명을 선정하게 됐다. 2명의 우주인 후보를 뽑는 공모에 3만6,206명이 참여할 정도로 국민적 관심이 모아졌고 다양한 선발 절차만으로도 과학대중화에 크게 기여했다.
국민축제로 출발, 과학 대중화에 기여
한국 최초 우주인 프로젝트의 주인공이 되기 위한 첫 관문인 3.5㎞달리기(9월2일)에는 60대의 기업인에서부터 공무원, 직장인, 교수와 학생 등 각계각층의 남녀 참가자 3,325명이 달렸다. 이어 영어와 상식으로 치러진 필기시험과 기본 신체검사를 통해 10월 13일 1차 선발자로 245명이 뽑혔다. 다시 영어와 일반면접 형식으로 치러진 임무수행 능력평가, 심층 체력평가, 정신 심리검사 등 2차 선발절차가 이어졌다. 그 결과 10월 27일 우주인 후보는 30명으로 압축됐다.
우주인의 꿈에 성큼 다가선 30명의 후보는 3차 선발과정에서 본격적인 우주인으로서 적합 여부를 판단하는 정밀 검사를 받기 시작했다. 충북 청주 공군 항공우주의료원에서 3박4일간 24시간 심전도, 뇌파검사, 뇌영상 촬영, 심장 초음파, 내시경 등 정밀 신체검사를 받았다.
우주비행에 적합한지를 판정하는 중력 가속도 테스트 등 우주적성 평가와 추론능력, 위기관리 능력, 발표력, 과학실험 능력 등에 관한 심층 개별면접과 행동면접으로 이뤄진 상황대처 능력 평가도 이어졌다. 그 결과, 11월 23일 3차 선발과정을 통과한 후보 10명이 발표됐다.
합숙평가를 통해 8명으로 좁혀진 후보자들은 공군훈련기 탑승을 통해 우주비행 적응력을 평가받은 뒤 11월 4일 러시아 가가린우주인훈련센터로 날아갔다. 이들은 이곳에서 5일 동안 머물며 무중력 비행기와 무중력 수조에서 무중력 상태의 임무 수행능력을 평가받았다. 여기서 2명이 탈락하고 후보는 6명으로 좁혀졌다. 성탄절인 25일 전국에 TV로 생중계된 가운데 후보 6명을 대상으로 진행된 대중 친화력 평가는 국민적 관심 속에 진행됐다. 4차례 선발과정의 최종 관문인 대중 친화력 평가에서 후보들은 심사위원들이 지켜보는 가운데 우주정거장에 있는 상태를 가정해 상황을 리포트하는 ‘1분 스피치’를 통해 순발력을, 시청자들로부터는 자동응답시스템(ARS)과 온라인을 통해 실시간 ‘국민선호도’를 평가받았다.
최종 확정된 한국 최초 우주인 후보는 과학적 소양이 뛰어날 뿐만 아니라 심신의 조화와 언어, 비상 상황 대처 능력 등에서 높은 점수를 받았다.
1만8,000대 1의 경쟁 뚫고 최종선발
최종 후보로 선정된 고산 씨는 현재 삼성종합기술원에서 컴퓨터 비전 및 인공지능연구를 수행하고 있는 연구원이다. 부산 출생으로 한영외고를 졸업했으며 서울대 수학과를 졸업하고 서울대 인지과학 협동과정으로 석사과정을 마쳤다. 고씨는 대학시절부터 산악부, 축구부, 복싱부 활동을 해왔으며, 2004년 전국 신인 아마추어 복싱 선수권대회에 참여해 동메달을 수상한바 있다. 같은 해 여름에는 파미르 고원의 해발 7,500미터 높이 ‘무스타크타’를 등반하기도 했다. 과기부는 “우주적응훈련이나 무중력 훈련 과정에서 전혀 두려움 없이 임했던 것으로 평가됐다”고 밝혔다. 고씨는 “우주인으로서 임무를 완수하고 귀환한 뒤 우주경험과 노하우를 살려 대한민국의 우주개발 사업에 기여할 수 있도록 노력 하겠다”고 말했다.
광주 출신의 이소연 씨는 광주과학고를 졸업하고 한국과학기술원(KAIST)에서 기계공학과를 전공하고 석사학위를 취득한 뒤 현재 바이오시스템 박사과정을 밟고 있다. 운동을 좋아하는 이 연구원은 키 164㎝에 체중 58㎏으로, 이번 시험에서도 팔굽혀 펴기 36회로 여성 최고기록을 세웠다. 태권도 공인 3단 유단자이며, 평소 조깅과 수영을 즐기는 것으로 알려졌다. 과기부는 “단점을 발견하기 어려울 정도로 우주인의 평가에서 고른 평가점수를 받았다”며 “러시아 측으로부터 이례적으로 우주인으로서 적합한 신체를 가졌다는 평을 받았다”고 밝혔다. 이씨는 “우연히 신문에 우주인 선발 관련 기사를 보고 어린 시절 꿈이 생각나 우주인 공모에 지원했다”면서 “섹시하고 멋진 우주인 박사로서 ‘이공계 기피’현상을 타파해 이공계 연구자들에게 희망을 주겠다”고 말했다.
1년 훈련 마친 후 8일간 우주여행
한국 최초의 우주인 후보 2명은 오는 3월부터 우주인 훈련에 들어간다.
먼저 한국항공우주연구원(항우연)에서 우주공학, 러시아어 교육, 한국문화, 국가관, 우주 과학실험 등에 관해 사전교육을 받게 되며, 특히 러시아 현지 적응을 위해 러시아어를 집중적으로 교육받을 예정이다.
이어 러시아 가가린 훈련센터에서 1년 간 진행하는 우주인 훈련은 기본훈련과 과학 임무훈련으로 나눠 진행된다. 기본훈련으로 러시아 우주왕복선 소유스의 디자인과 설계도, 생명지원시스템, 무선통신시스템, 통합제어 시뮬레이션 등 우주선에 대한 이론 교육이 진행된다. 소유스를 비행하다 발생하는 갖가지 상황에 대처하기 위해 겨울철 산림이나 바다 착륙에 대비해 수중과 지상에서의 생존훈련도 혹독하게 진행된다.
특히 지구상공 350∼450㎞ 궤도에 위치한 국제우주정거장(ISS)의 고고도에 적응하는 훈련도 병행된다. ISS의 실제 모습과 똑같이 꾸며진 모듈에서 우주인의 행동에 관한 실습훈련도 빼놓을 수 없다. 이 훈련에는 임상생리학 교육, 체력훈련, 중력 가속도 적응훈련, 고고도 적응훈련, 우주음식 시식 등이 포함돼 있다.
1년간의 러시아 현지 훈련을 마치면 우주인 후보 2명은 러시아 측으로부터 훈련 결과에 따라 우주인 자격을 받게 된다. 이때 우리나라는 우주인 2명을 확보하게 되는 셈이며 훈련결과에 따라 우주인 후보 2명 중 1명은 2008년 4월 러시아 우주왕복선 소유스에 탑승, ISS로 날아가게 된다.
우주인은 안전한 비행을 위해 세균감염 방지 등 위생관리 차원에서 우주선 발사 전 5일 동안 일절 외부와 차단된다. 물론 이때도 하루 4시간 이상 체력훈련을 통해 체력을 집중적으로 보강하게 된다. 소유스에 탑승한 한국 최초 우주인은 소유스와 ISS 도킹에 성공한 뒤 ISS로 옮겨간 뒤 약 8일 간 그곳에 머물며 주로 러시아 모듈에서 과학실험 임무를 수행한다.
‘우주저울’ 시험 등 과학실험 18개 수행
“무중력 상태인 우주에서 잉크 펜으로 글씨를 쓸 수 있을까”, “우주에서 물은 어떤 모습으로 얼고 물방울은 어떤 모습을 보일까”, “중력이 없는 우주에서도 무게를 잴 수 있는 ‘우주저울’을 만들자”
오는 2008년 4월 국제우주정거장으로 향하는 한국 최초의 우주인은 그냥 우주여행만 하는 것이 아니라 무중력의 우주공간에서 다양한 과학실험을 시행하는 중대 임무를 수행한다. 우주정거장은 장기간 무중력 상태에서 다양한 실험을 할 수 있는 유일한 공간이기 때문.
지금까지 탄생한 456명의 우주인 가운데 일부 부자들은 수백억원에 이르는 엄청 난 여행비를 치르고 단순히 우주공간을 여행한 경우도 있었다. 하지만 상당수 국가에서는 우주인에게 ‘과학실험’이라는 임무를 부여했다. 러시아, 미국, 프랑스 등 9개국에 이어 우리나라는 10번째로 우주에서 과학실험을 수행한 국가가 될 것으로 보인다.
한국 최초의 우주인은 러시아 소유즈 우주왕복선을 타고 국제우주정거장에 도착 한 뒤 그 곳에서 8일가량 머물 예정이다. 이를 위해 우리나라가 러시아에 지불하는 비용은 180억원 수준으로 알려져 있다. 하루 체류비용만도 22억5천만원에 이르는 셈이다. 엄청난 비용만큼 우주인의 임무도 그 만큼 값진 결과를 가져올 것으로 기대되고 있다.
과기부와 항우연이 ‘우주인임무개발위원회(위원장 김석환 연세대 교수)’를 가동해 산·학·연 등 각계각층으로부터 광범위하게 우주인 임무과제를 공모한 결과, 초·중·고교의 과학꿈나무와 산·학·연의 전문가들의 기발한 아이디어들이 쏟아졌다. 위원회는 응모 과제 중에서 산업적, 경제적 활용가치가 있는 기초과학실험 13개, 청소년에게 교육적 측면을 강조한 교육실험 5개 등 모두 18개 과제를 선정했다. 과기부는 이들 실험이 다른 외국인 우주인들은 시도하지 않은 독창적인 내용이라고 설명했다.
전문 과학실험에는 초파리를 이용한 중력반응 및 노화유전자 연구(건국대, 조경상 교수), 무중력을 이용한 제올라이트 합성(서강대 윤경병 교수), 한국전통음식의 우주음식 개발(식품연 김성수 박사) 등이 포함됐다.
이 가운데 무중력 상태 반도체 연구는 우주환경에서 분자 메모리소자의 현상을 측정하는 실험이다. 또 한국식품연구원이 개발한 김치, 인삼차 등 우주용 한국 전통음식의 상용화 가능성을 알아본다. 우주환경에서의 맛과 부패 여부 등을 확인하며 우주에서 모자라기 쉬운 칼슘을 충분히 공급시켜 주는지 여부도 조사한다. 우주저울 실험은 한국항공우주연구원이 개발한 우주저울을 직접 사용해보고 활용 가능성을 확인하는 실험이다. 이 우주저울은 무중력 환경에서 5㎏ 이하 소질량 물체의 무게를 0.5g 수준의 정확성으로 측정할 것으로 기대되고 있다.
전문 과학실험은 제안한 연구원들이 실험결과를 분석하게 되며, 무중력 환경에서 실험결과들은 산업계에 다양하게 응용될 전망이다.
김석환 교수는 “선정된 임무과제들은 무중력 환경에서의 자연현상 관측과 공학적 실험들로 구성됐다”면서 “학술적 우수성이 매우 크고 과학 꿈나무들에게 과학적 호기심을 한 층 배가시켜 줄 것으로 기대한다고 말했다.
과기부와 항우연은 한국우주인이 우주에서 과학실험을 마치고 귀환하면 우주인 생활모습과 함께 실험결과를 CD로 제작, 전국 초·중·고교에 교육 자료로 배포할 계획이다.
과학 대중화, 우주 개척 사업에 앞장
우주인 후보가 확정됨에 따라 우리나라는 지금까지 우주인을 배출한 미국과 러시아 등 34개국에 이어 35번째 우주인 배출국 반열에 오르게 되었다. 특히 최종 후보자로 남녀 각 1명씩이 선정돼 한국 최초의 우주인으로 여성이 탄생할 가능성도 기대할 수 있는 상황이다.
이번 우주인 후보 선발은 9개월 동안 국민적 관심과 참여 속에 진행돼 과학 대중화에 큰 기여를 했을 뿐만 아니라 우리나라 우주개척 사업의 새로운 역사를 여는 상징적 의미도 크다.
한국 최초 우주인은 과학기술과 우주의 중요성을 홍보하는 ‘우주 전도사’ 역할을 해낼 것으로 기대하고 있다. 과기부는 이와 관련, 우주인이 귀환하면 소속을 항우연으로 바꾼 뒤 과학기술홍보대사에 걸맞은 특별한 직위와 대우를 하는 방향으로 논의를 진행하고 있는 것으로 알려졌다. 뿐만 아니라 국가의 대외 이미지 제고에도 큰 영향을 줄 것으로 기대되고 있다. 이상목 과기부 기초연구국장은 “중국의 경우 유인 우주선 선저우(神舟) 발사를 통해 국가 신용등급이 높아지는 효과를 거뒀다”며 “우리도 우주인 탄생을 통해 대외 이미지가 한층 향상될 수 있을 것”이라고 말했다.
정부는 2015년까지 독자적 우주개발 능력을 확보해 2010년까지 총 13기의 인공위성을 개발·발사하고 고흥에 우주센터를 건설하는 등 세계 10위권의 우주강국에 진입한다는 국가 우주개발 목표를 세워놓고 있다. 우주인 양성은 인공위성 발사와 달리 ‘우주개척’에 한발 더 다가가는 의미 있는 프로젝트로 평가받는다. 우주인은 우주환경 체험, 우주 과학실험 등을 통해 유인 우주기술을 습득, 향후 국가 우주개척 사업에 초석이 될 것으로 전망된다.
한국최초 우주인이 수행해야 할 실험내용
<교육실험>
◇ 우주에서는 물은 어떻게 어는가 = 지구에서 물은 온도가 내려가면서 섭씨 4도에서 비중이 가장 커지기 때문에 위쪽부터 얼기 시작한다. 그러나 우주에서는 물의 대류현상이나 온도차이가 없어 어디서부터 어떤 형태로 어는지를 살펴보고 지구에서 어는 모습과 비교 분석한다.
◇ 무중력 상태의 회전운동과 뉴턴법칙 실험 = 뉴턴의 관성, 가속도, 작용 반작용 등 3가지 운동법칙이 지구에서와 어떻게 다른지를 우주인이 직접 실험, 관찰한다. 또 회전운동에서 구심력이 되는 중력이 없는 우주에서 회전운동은 어떻게 일어나는 지도 실제 실험을 통해 알아본다.
◇ 지구와 우주에서 표면장력은 어떻게 다른가 = 예컨대 우주에서 물방울은 어 떤 모습으로 존재할까. 물 등 무해한 액체를 이용해 표면장력이 우주에서는 지구와 어떤 차이점을 보이는지 실험을 통해 확인한다.
◇ 우주에서 펜으로 글씨를 쓸 수 있을까 = 기본적으로 펜은 수직으로 세워진 상태에서 잉크가 위에서 아래로 흘러나오면서 종이에 글씨를 쓸 수 있게 한다. 지구 에서는 중력 때문에 잉크가 위에서 아래로 내려오지만 우주에서는 이를 기대할 수 없다. 우주인 임무과제에 참여한 청소년들은 우주에서도 사용할 수 있는 펜을 직접 발명, 직접 우주에서 사용 가능여부를 실험하자고 제안했다. 예컨대 잉크에 자석을 섞어 잉크를 아래로 끌어내리거나 잉크 필터를 나사형으로 만들어 위에서 아래로 밀어 내는 방식 등 기발한 아이디어들이 쏟아져 나왔다.
◇ 우주에서 식물성장 모습 = 우주에 씨앗을 가져가서 식물이 어떤 모습으로 싹 이 트고 뿌리는 어떤 방향으로 내리는지를 알아본다.
<기초과학실험>
◇ 우주에서 쓸 수 있는 ‘우주저울’ 개발 = 지구에서 무게측정은 중력으로 이뤄진다. 하지만 중력이 없는 우주에서도 정밀한 과학실험을 할 때 시험재료 등을 정밀 하게 측정할 필요가 있다. 중력이 없는 우주에서 무게를 잴 수 있는 방법은 없을까. 항우연의 최기혁 박사는 무중력 환경에서 5㎏이하의 소질량 물체의 무게를 측정 하는 ‘우주저울’을 개발, 우주인이 직접 사용해보고 활용가능성을 타진한다. 항우연 의 우주저울은 0.5ｇ수준의 정확성을 구현하는 것으로 평가받고 있다.
◇ ‘첨단 귀마개’ 실험 = 국제우주정거장에서 우주인에게 가장 큰 스트레스는 소음이다. 그래서 우주인에게는 기계음은 차단하되 사람의 목소리는 들을 수 있는 ‘ 우주인용 귀마개’가 절실하다. 이같은 우주인용 귀마개를 개발하면 지구에서도 환경 에 따라 활용가능성이 있을 것으로 기대되고 있다. 한국과학기술원(KAIST)의 이덕주 교수가 제안했다.
◇ 김치 등 한국 전통음식 우주식품으로 개발 = 한국식품연구원 김성수 박사가 우주식품으로 개발한 김치, 인삼차 등 한국의 전통음식을 국제우주정거장에서 맛과 부패여부 등을 확인, 명실상부한 우주식품의 가능성을 타진한다. 우주식품은 식중독 을 일으켜서는 안 되고 부패되지 않도록 철저히 살균처리 된다. 특히 우주에서 모자라 는 칼슘이 풍부해야 하며 미각이 무뎌지기 때문에 다소 자극적인 맛을 지녀야 한다.
◇ 노화유전자 탐색 = 중력의 반대 방향으로 반응하는 초파리가 우주에서는 어떤 반응을 보이는지를 관찰해 중력반응 인자와 노화 촉진 과정을 규명하는 실험을 진행한다. 건국대 조경상 교수가 제안한 과제로, 장기간 우주체류에 대비한 무중력 적응 프로그램 및 무중력 적응제 개발, 노화 방지 대책 마련 등에 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
◇ 소형 생물 배양기 개발 = 지구에서 조직배양은 2차원으로 이뤄지지만 무중력 상태의 우주에서는 조직배양이 3차원으로 이뤄진다고 한다. ㈜바이오트론과 생명공학연구원이 우주공간에서 사용할 ‘소형 생물 배양기’를 개발, 이번 우주인 과학실험 에서 활용 가능성을 타진하기 위해 제안했다.
