지구를 주위를 떠도는 인공위성은 다양한 역할을 하고 있어. 그 중에서도 지상을 촬영해 재난을 대비하도록 도와주는 인공위성이 있대! 콘택트렌즈에 들어가는 재료, 하이드로겔에 대해서도 알아보자.

차세대중형위성(CAS500, Compact Advanced Satellite 500)

차세대중형위성은 우리나라에서 개발한 인공위성이에요. 1호까지는 한국항공우주연구원이, 2~5호는 한국항공우주사업이 총괄해 개발하고 있어요. 이미지를 촬영하는 광학 탑재체 등 주요 부품을 우리나라에서 모두 만들고, 정부가 아닌 민간 기업이 주도해서 만든 인공위성이라는 점에서 의미가 있습니다.

차세대중형위성은 저궤도 위성이에요. 저궤도 위성은 지구로부터 2000km 이하로 떨어진 궤도에서 돌아다니는 인공위성입니다. 지구에서 더 멀리 떨어진 중궤도 위성보다 더 가까이서 지구의 표면을 촬영할 수 있다는 특징이 있지요. 차세대중형위성은 1호 기준 흑백으로 가로와 세로 0.5m 화소로, 컬러로는 2m 화소로 이미지를 촬영합니다. 화소는 화면을 이루는 가장 작은 점의 단위를 의미합니다.

2021년, 차세대중형위성 1호가 처음으로 우주에 발사됐어요. 카자흐스탄에서 소유즈 2.1a 발사체에 실려 날아갔지요. 1호가 촬영한 이미지는 우리나라의 자원을 관리하고 재난을 대비하는 데 쓰이고 있습니다. 우리나라에서 개발 중인 차세대중형위성 2호부터 5호까지도 모두 오는 2025년 우주로 발사될 예정이에요. 2호는 1호처럼 우리나라 자원 관리를 위해 활용되고, 3호는 우주 과학 기술을 검증하는 데 활용될 계획입니다. 4호는 우리나라 농업 상황을 파악하고, 5호는 수자원을 관측하는 임무를 수행할 예정입니다.

▲KAI

한국항공우주산업이 개발하는 차세대중형위성 2호 그래픽.

▲박동현

하이드로겔(hydrogel)

하이드로겔은 사슬 구조의 분자로 이뤄진 물질이에요. 갑각류 껍질에서 추출한 키토산과 연골 등을 이루는 콜라겐, 그리고 폴리아크릴아마이드 등의 합성 물질이 예입니다. 하이드로겔을 이루는 분자는 물과 친한 성질이 있지만 물에 녹지 않아요. 그래서 물에 넣으면 물을 흡수한 뒤 그물처럼 생긴 분자 구조 사이에 물을 가두면서 부풀어요.

이러한 성질 때문에 하이드로겔은 상처 부위를 촉촉하게 유지해 치유를 돕는 습윤 밴드와 수분을 유지해야 하는 콘택트렌즈에 주로 쓰여요. 사람의 피부나 근육처럼 유연하게 움직일 수 있는 로봇의 소재로 활용되기도 합니다.

몸속에 약물을 전달하는 데 하이드로겔을 이용하기도 합니다. 지난 6월 30일 서울과학기술대학교 윤현식 교수와 서울대학교 이원보 교수가 이끈 공동 연구팀은 하이드로겔에 약물을 담은 뒤 약물을 원하는 부위까지 전달하는 기술을 공개했어요. 하이드로겔은 모양과 부피를 바꿀 수 있고 작은 공기 구멍을 통해 약물을 천천히 배출할 수 있어요. 다만 약물을 배출하는 속도와 시간, 방향 등을 조절하기 어렵다는 한계가 있었어요.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 종이접기처럼 하이드로겔 면을 접어 접힘 선을 만들어줬어요. 그 결과 하이드로겔은 물을 흡수해 부풀 때 접힘 선을 따라 연구팀이 기대한 모양대로 접혔지요. 하이드로겔이 원하는 방향으로 구멍을 열고 약물을 방출할 수 있게 만들었습니다. 윤현식 교수는 “약물이 한 번에 방출되는 기존 방식에서 벗어나 조금씩 여러 번에 걸쳐 방출을 조절할 수 있게 되었다”고 밝혔어요.

▲GIB