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지구상의 가장 높은 건물이 1km까지 높아졌지만, 이것은 엘리베이터의 끝이 아니랍니다. 무려 3만 6000km나 올라갈 수 있는 우주 엘리베이터가 연구되고 있거든요. 과연 이것이 가능할까요?
값비싼 로켓을 대체할 우주 엘리베이터
지난 2012년 일본 건설회사인 오바야시구미는 2050년까지 우주로 가는 엘리베이터를 완공할 계획이라고 밝혔어요. 이들은 한 번에 30명씩 우주 엘리베이터에 태워 고도 3만 6000km까지 올려 보낼 계획을 하고 있지요.
현재 우주로 가기 위해서는 로켓을 쏘아올려야 해요. 그런데 로켓으로 1kg의 물건을 우주로 옮기는 데 1000만 원이라는 큰 비용이 들어요. 이런 비용을 크게 줄일 수 있는 방안으로 떠오른 것이 우주 엘리베이터지요. 모터를 달고 레일을 따라 올라가는 것이 무거운 로켓을 쏘아올리는 것보다 훨씬 적은 비용이 든다는 거예요.
우주 엘리베이터의 가장 대표적인 방법은 ‘정지 궤도’에 우주 기지를 놓고 그곳까지 케이블을 연결하는 거예요. 적도 상공 3만 6000km에 있는 정지 궤도는 지구를 공전하는 속도가 지구의 자전속도와 똑같아요. 다시 말해, 정지 궤도에 떠 있으면 계속 같은 곳만 보며 지구 주위를 돌 수 있답니다. 이 때문에 정지 궤도에 떠 있는 우주 기지부터 지구의 한 지점까지 엘리베이터가 오르내릴 케이블을 연결할 수 있지요.
이때 사용되는 케이블은 단단하면서도 매우 가벼워야 해요. 케이블이 강철로 만들어지면 10km조차도 연결하기가 힘들거든요.
케이블의 새로운 소재로는 탄소 나노 튜브가 떠오르고 있어요. 탄소 나노 튜브는 기존의 탄소섬유보다도 수백~수천 배 더 가늘어서 가볍답니다. 이론적으로는 10만km를 늘어뜨릴 수도 있지요. 하지만 아직까진 탄소 나노 튜브를 크게 만들 수 없어서 이를 해결하기 위한 연구가 계속되고 있답니다.
이외에도 긴 케이블이 공기 저항에 흔들림 없이 유지돼야 해요. 또 엘리베이터 카가 대기권을 지날 때 열에 견뎌야 하는 등 아직 해결해야 할 문제들이 많이 남아 있답니다.
인터뷰
초소형 위성으로 우주 엘리베이터 연구를!
(일본 시즈오카대학교 기계공학부 요시키 야마기와 교수)
지난해 12월 일본 시즈오카대학교 기계공학부 요시키 야마기와 교수팀은 두 대의 초소형 위성을 우주로 보냈어요. 우주 엘리베이터에 대한 기초실험을 위해서지요. 어떤 연구를 하고 있는지 알아볼까요?
Q. 초소형 위성은 우주에서 무슨 일을 하고 있나요?
가로, 세로 10cm, 길이 20cm인 초소형 위성은 고도 400km에서 우주 엘리베이터에 대한 기초실험을 수행하고 있어요. 두 대의 위성은 100m 정도의 거리를 두고 낚싯줄과 같은 특수 케이블로 연결돼 있답니다. 고도 400km 부근에는 공기가 아주 희박해요. 이 공기의 저항에 케이블이 어떻게 흔들리는지, 어떻게 늘어뜨렸을 때 가장 안정적인지 분석하고 있답니다.
Q. 이 실험은 우주 엘리베이터와 무슨 연관이 있나요?
우주 엘리베이터를 실현하기 위한 첫 번째 단계가 안정된 케이블을 설치하는 거예요. 엘리베이터가 이 케이블을 따라 움직이기 때문이지요. 우리는 실험을 통해 케이블이 어떤 방식으로 설치돼야 하는지, 그리고 케이블이 안정되게 하려면 어떤 기술이 더 필요한지 알아내려고 해요.
Q. 또 다른 우주 엘리베이터도 연구되고 있나요?
더 발전된 실험을 위해 최근에 초소형 위성을 하나 더 만들었어요. 이번에는 케이블을 설치할 2개의 위성 외에도 엘리베이터의 역할을 할 50cm 크기의 초소형 위성을 제작했지요. 이 위성이 케이블을 따라 이동하면서 어떻게 움직이는지 알아볼 예정이랍니다.
Q. 어린이들에게 한마디 해 주세요!
우주 엘리베이터에 대한 연구는 이제 막 시작되었어요. 해결해야 할 부분이 많이 남아 있는 만큼 우주 엘리베이터의 실현은 앞으로 어린이들에게 달렸지요. 어린이 여러분이 꿈을 갖고 도전해 주길 바랍니다!
# 휴~, 드디어 도착했다. 엘리베이터에서 7일 동안 먹고 잔 끝에 해바라기 씨 맛집에 도착했어. 그래도 이렇게 우주로 올 수 있다니 정말 놀라운 걸! 앞으로 엘리베이터가 어디까지 변신할지 기대해 줘~!
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Intro. 초고층 빌딩을 넘어 우주로! 슈퍼 엘리베이터
