일본산업뉴스요약

우주경제권: 비약하라 노포 (4)
닛토세이모의 매듭 없는 망
어망 줄이 우주 쓰레기 청소

할 일을 마친 인공위성 등 우주를 유영하는 데브리(우주쓰레기)를 제거하는 일에 한 몫을 담당하고자 하는 기업이 있다. 히로시마현 후쿠야마시에 거점을 두고 있는 어망제조업체 닛토세이모(日東製網)다.

2016년 12월, 기술부 종합망 연구과의 스즈키 계장은 인터넷 중계 영상을 마른침을 삼키며 바라보고 있었다. 데브리 제거를 위해 자신들이 개발한 어느 도구가 고노토리 6호기에 실려 발사를 기다리고 있었다.

그 도구는 망 모양으로 된 도전성이 있는 Tether(끈)를 말한다. 재질은 알루미늄과 스테인리스다. 우선 데브리를 제거하기 위해 위성에서 팔을 뻗어 테더가 들어 있는 사출 장치를 유영하고 있는 데브리에 장착한다. 사출장치에서 테더를 방출하여 지구를 향해 늘어뜨린다.

우주를 떠돌아다니는 전자가 테더에 모여들어 전류가 발생한다. 이 전류와 지구의 자기와의 역학관계에 의해 궤도를 돌고 있는 데브리의 밸런스가 무너진다. 데브리는 대기권에 돌입하면서 연소되어 없어진다.

-- JAXA가 의뢰 --
테더를 사용하여 데브리를 제거한다는 구상은 우주항공연구개발기구(JAXA)가 처음으로 했던 구상이었다. 닛토세이모는 JAXA의 부탁을 받아 테더를 개발. 고노토리 6호기는 17년 1월부터 우주에서 실험하는 것으로 되어 있었다.

그러나 실험은 실패하였다. 테더의 끝에 장착한 End-mass(소형의 추)를 우주로 방출할 때, 사출 장치 내에서 추를 고정하고 있었던 볼트 하나가 제대로 풀리지 않아 방출하지 못했다.

JAXA는 예정하고 있었던 실험 기간을 연장하여 어떤 상황인지를 확인하고 복구 작업을 계속하였지만 결국은 단념하였다.

어쩌면 테더가 원인이 아닐지도 모른다는 생각이 스즈키 씨의 머리를 스치고 지나갔다. 원인은 사출장치의 오류였으며 테더의 성능이 아니었다. 그래도 실망이 컸다.

닛토세이모의 도전성 테더의 개발은 끝나지 않았다. JAXA의 요구는 여러 갈래로 나뉜다. 전기 왕래의 속도, 가벼움, 강도, 내구성, 신축이 쉬워야 한다는 점 등 다양하다. 스즈키 씨는 ‘탄소섬유나 동(銅)을 사용하는 등 시험해 봐야 할 재료는 많다.  앞으로도 계속 품질을 향상시키고 싶다’라고 말한다.

JAXA가 닛토세이모에 데브리 대책 프로젝트의 협력 기업이 돼 달라고 제의한 것은 매듭이 없는 ‘무 결절(結節) 망’의 선구자이기 때문이다. 매듭이 있는 망과 비교하여 20~30% 강하고, 20~40% 가볍다. 부피도 크지 않기 때문에 우주에 적합하였다.

닛토세이모는 1910년에 설립되었다. 선망(旋網), 정치망 등 모든 어업 관련 시장에 관여하고 있으며, 2017년 4월기 매출은 179억 엔이었다.

1925년에 제1호 매듭 없는 망이 개발되었다. 창업자인 고(故) 고바야시(小林) 씨가 세계에서 처음으로 양산에 성공하였다. 일반적으로 망은 일정한 간격으로 매듭을 만들면서 짠다. 반면 매듭이 없는 망은 망 전체에 균등하게 힘이 들어가기 때문에 쉽게 찢어지지 않는다.

데브리 제거용으로 사용하는 테더도 매듭 없이 한 줄로 엮어서 만들면 내구성이 뛰어나지 않을까? JAXA는 이렇게 생각했다.

-- 섬세한 소재 이용 --
시행착오를 겪은 것은 재질이다. 일반적인 화학섬유 어망은 튼튼하다. 때문에 지금까지 제조 상의 과제는 고품질의 망을 얼마나 빠르게 대량으로 만들까였다. 그러나 도전성 테더에 사용되는 스테인리스나 알루미늄은 극히 가늘고 약하다. 천천히 정확하게 짤 필요가 있다.

또한 실제로 데브리 제거용으로 실용화를 하게 되면 소재의 길이는 5~10km가 필요하다. 시작(試作)은 수백 번 반복했었다. ‘소재에 따라서는 겨우 수십cm 밖에 만들지 못했던 적도 있다’라고 스즈키 씨는 말한다.

2015년 시점에서 겨우 1km의 테더를 안정적으로 생산할 수 있게 되었다. 16년에 들어서면서 기계나 작업 방법의 개량을 통해 5km의 제작에 성공하였다. 기계를 천천히 계속 움직일 수 있는 시간만 있다면 10km까지도 만들 수 있는 단계까지 도달하였다.

현재 우주공간을 유영하는 직경 1cm 이상의 데브리는 75만 개가 있다고 한다. 닛토세이모의 기술을 사용한 데브리 제거의 경우는 큰 데브리를 제거하는 것을 상정하고 있다.

데브리의 이동 속도는 초속 7~8km로 신칸센 속도의 약 100배에 달한다. 위성이나 우주스테이션에 충돌하면 큰 사고로 이어질 수 있다. 통신 네트워크 구축이나 지상 감시 서비스 사업을 목표로 위성 발사는 증가할 전망이다. 우주를 사고가 없는 안전한 공간으로 만들어 위성을 인류를 위해 운용해 나가기 위해서는 데브리 대책이 반드시 필요하다.

‘우주사업은 바로 이익이 창출되는 사업은 아니다’라고 스즈키 씨는 말한다. 그러나 우주분야에서 요구되는 제품의 품질 조건은 ‘눈으로 발견할 수 없는 미세한 보풀 같은 쓰레기도 감지해야 하는 등 조건이 상당히 높다’라고 말한다. 본업인 어망 제품의 품질 향상에도 도움이 될 것으로 보고 있다.

‘앞으로도 계속 진행해 나갈 것이다. 수십 년 후의 우주를 생각한다면 사업으로서 충분히 성립할 것이다’

  -- 연재 끝 --