The Science Times

미항공우주국(NASA)은 아폴로 이후 반세기 만에 유인 달 탐사를 위한 ‘아르테미스 계획’을 추진하고 있다. 2023년에 오리온 우주선으로 달 주위를 10일간 비행하고, 2024년에는 달 남극에 착륙할 예정이다.

그러나 아르테미스 우주비행사들은 임무 기간 내내 악취와 소음에 시달릴지도 모른다. 지난달 24일 경제 및 기술 매체 ‘비즈니스 인사이더’에 따르면, 오리온 우주선에 설치될 간이 화장실에서 심한 냄새가 풍기는 것으로 밝혀졌다.

ISS의 미국 측 화장실에서 작업 중인 우주비행사. © NASA

이 같은 내용은 지난달 중순, 오리온 우주선의 승무원 시스템 통합 책임자인 제이슨 허트(Jason Hutt) NASA 수석 엔지니어가 자신의 트위터에 올린 글을 통해서 알려졌다. 당시 허트는 “우주선 내부의 냄새를 재현하고 싶다면 더러운 기저귀, 전자레인지로 돌렸던 음식 포장지, 사용한 멀미 봉투, 땀에 젖은 수건들을 낡은 금속 쓰레기통에 넣고 여름 햇살에 놔두면 된다”라고 묘사했다.

우주선 내부의 악취 문제 해결하기 어려워

NASA는 ‘범용 폐기물 관리 시스템(Universal Waste Management System, UWMS)’이라는 소형 우주 변기를 개발하고 있다. UWMS는 거주 공간이 고작 9㎥에 불과한 오리온 우주선에서 거의 한 달 동안 4명이 배출하는 용변을 모두 처리해야 한다. 그래서 작고 효율적이며 악취가 나지 않는 장치를 개발하는 것이 관건이다.

ISS에 설치 예정인 UWMS. 우주 공간에서 성능 테스트를 하게 된다. © NASA

UWMS는 여타 우주 화장실과 크게 다르지 않다. 중력이 없기 때문에 전동 팬을 사용하여 우주비행사의 소변과 대변을 흡입하는 방식이다.

이렇게 수집한 대변은 지구로 귀환할 때까지 우주선 내부에 저장한다. 소변은 저장할 공간이 없어서 그대로 우주 공간으로 배출하게 된다. 우주왕복선을 비롯한 과거의 우주선들도 마찬가지였지만, 소변이 배출구 주위에서 즉시 얼어붙는 문제가 있었다. 이 때문에 오리온 우주선에는 동결 방지용 히터가 추가된다.

몇 주 동안이나 사람의 배설물을 보관하려면 효과적으로 악취를 제거해야 한다. 또한 우주선에 탑재해야 하므로 작고 가벼운 장치가 필요하다. NASA는 이러한 요구 조건을 충족하는 방법을 찾기 위해 다방면으로 노력했으나, 아직 별다른 성과를 거두지 못했다.

허트 수석 엔지니어는 “우주에서 냄새가 난다고 창문을 열 수는 없다. 그렇다고 방향제를 뿌리는 것도 금물이다. 화학 탈취제는 폭발 위험이 있고, 공기를 오염시켜 우주비행사에게 해를 끼칠 수 있기 때문이다”라며 밀폐된 기내에서 한 번 악취가 발생하면 해결할 방법이 거의 없다고 언급했다.

ISS에서는 용변을 어떻게 처리하나?

국제우주정거장(ISS)의 러시아와 미국 모듈에는 각각 화장실이 설치되어 있다. 양측 모두 공기와 땀 등에서 회수한 수분을 재활용하는 장치가 갖춰져 있지만, 미국 측 화장실에서는 소변까지 회수하여 재활용한다. 대변은 건조해 보관했다가 지구로 귀환하는 화물 우주선에 넣어 보낸다.

ISS에 설치된 ECLSS 모형. (왼쪽부터) 샤워실, 화장실, 물 회수 시스템, 산소 발생 시스템 순으로 배치되어 있다. © NASA / MSFC

NASA가 개발한 ‘환경관리 및 생활지원 시스템(Environmental Control and Life Support System, ECLSS)’은 우주정거장에 깨끗한 물과 공기를 공급한다. 이 장치에는 샤워실과 화장실에서 회수한 수분을 여과하는 ‘물 회수 시스템(WRS)’과, 공기에 포함된 이산화탄소 등을 정화하는 ‘산소 발생 시스템(OGS)’이 포함되어 있다.

그러나 좁은 우주선에 ECLSS 같은 대형 장치를 설치하기란 매우 어려운 일이다. 소변은 모두 우주로 배출해야 하며, 내부 공기를 제대로 정화하지도 못한다.

사람의 코로 냄새 확인해

허트 연구팀은 여러 종류의 탈취제를 실험하고 있다. 그중에서 가장 안전한 것은 활성탄이다. 전기나 화학 물질 없이도 냄새를 흡수하는 분말 숯의 일종으로, 환기 시스템의 필터에 넣어 악취를 제거할 수 있는지 연구 중이다.

여기서 냄새를 확인하기 위해 사람의 후각이 필요하다. NASA는 ‘인증된 스니퍼(certified sniffers)’라는 직함의 직원을 고용해서 테스트하고 있다. 스니퍼들은 우주 변기가 어떤지 확인하기 위해 직접 코를 대고 냄새를 맡는데, 아직은 UWMS에서 심한 악취가 난다는 것이 중론이다.

또한, UWMS는 흡입력을 얻기 위해 강력한 소형 모터를 사용하므로 매우 큰 소리가 난다. 만약 변기를 작동시키면 기계 소음이 기내 전체로 울려 퍼지게 된다. 이런 소음은 귀에 거슬릴 수도 있겠지만, 오리온 우주선의 화장실에는 얇은 문만 있어서 사용자가 약간의 프라이버시를 얻을 수 있다는 장점도 있다.

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