[치올코프스키에서 블루 오리진까지] 우주 엘리베이터의 미래

우주 엘리베이터에 관한 상상은 이제 현실이 되어 가고 있다. 치올코프스키가 어떻게 이 생각을 해냈고 또 지금 어떻게 현실화되어 가고 있는지 궁금해진다. 

 

 

우주 엘리베이터의 개념은 치올코프스키가 프랑스 파리의 에펠탑에서 영감을 받아 생각한 것이고, 이후에 클라크의 소설 <낙원의 샘>에 등장했다고 한다. 낙원의 샘에서는 궤도 엘리베이터에 대한 개념이 등장하고, 최초의 우주 엘리베이터 디자인은 미국에서 2003년 11월에 열린 제2차 우주 엘리베이터 컨퍼런스에서 미국 과학연구협회의 책임연구원 브래들리 에드워드 박사가 제안했다고 전해진다.

 

Space Elevator Phobos

 

로켓을 사용하지 않는 우주 엘리베이터

우주 엘리베이터는 로켓을 사용하지 않고 저비용으로 우주 공간에 사람과 물자를 운반할 수단이 될 것이다. 지구의 표면과 정지 궤도에 건설한 우주 기지를 케이블로 연결해서 사람과 물자를 수송할 수 있게 만들 계획을 가지고 있기 때문인데, 이 연구는 인공위성과 비슷한 원리로 생각해 볼 수 있다. 중력과 원심력이 동일한 힘을 갖는 인공위성이 정지궤도에 머물면서 고도를 유지하는 것처럼 우주 엘리베이터 역시 이러한 궤도를 이용하는 것이다. 

 

우주 엘리베이터는 고도 약 36,000km에 중심이 있는 수직 구조물을 지상으로 내리고, 이것을 타고 엘리베이터가 오르내리게 하는 원리이다. 구조물의 소재는 철근의 20배 강도를 가진 탄소 나노튜브가 사용될 것으로 검토되고 있으며, 공사비는 약 100조 원이 들어갈 것으로 예상되는데, 이 구조물은 2050년에 사용할 수 있게 될 것이라고 한다. 

 

 

탄소 나노튜브의 한계

실제로 우주 엘리베이터의 케이블로 탄소 나노튜브를 사용하려면 최대 150GPa가 요구되지만 현재 60~70GPa만 구현될 수 있다고 한다. 사람이 탑승해야 하는 엘리베이터이기 때문에 다른 무엇보다 안정성이 보장되어야 하므로 보다 철저한 연구와 테스트가 필요할 것으로 보인다. 아무리 튼튼한 재료로 구현한다고 해도 자연재해나 구동기기 간의 마찰열 등으로 인한 문제를 극복하기 위해서는 현재로서는 기술력이 좀 더 보완되어야 한다. 

 

 

환경 친화적인 우주 엘리베이터

사실상 우주 비행선을 쏘아 올릴 때 막대한 자원이 들어갈 뿐 아니라 환경 쓰레기가 만들어지고 있다. 만약 우주 엘리베이터가 실현된다면 우주 비행선에 들어가는 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 연료도 사용되지 않기 때문에 우주 환경에도 큰 도움이 될 것이다. 

 

우주 엘리베이터가 완성된다면 과연 어디까지 이동할 수 있게 될까? 민간인 우주여행에 성공한 블루 오리진이 얼마나 빠른 속도로 우주 엘리베이터를 완성하게 될지 기대가 된다.