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Nikkei X-TECH_2021.11.8

오바야시구미의 우주 엘리베이터 구상
하면 할수록 어려운, 아직 이상(理想)과는 현격한 차이가 있어,

오바야시구미(大林組)가 2012년에 발표하여 세상을 깜짝 놀라게 한 ‘우주 엘리베이터’ 구상. 이 장대한 구상에서는 2025년경에 착공해, 2050년경에 운용을 개시한다고 내걸고 있다. 착공 목표까지 4년 남짓 남아 있는 가운데, 우주 엘리베이터의 연구 개발은 어디까지 진행되었을까?

우주 엘리베이터란 해상에 설치한 ‘어스 포트’라고 불리는 기지로부터 고도 9만6,000 km에 위치한 최상부의 카운터 웨이트(우주선 등의 중량)까지를 케이블로 연결하는 구조물이다. 구체적으로는 우선, 정지궤도에 설치한 건설용 우주선과 지상을 2개의 다층 탄소나노튜브(Carbon nanotube, CNT)로 만든 케이블로 연결한다. 다음은 그 케이블을 오르내리는 '클라이머(Climber)'라고 하는 승강기가 지상과 우주를 오가며 케이블을 보강하면서 정지궤도(적도 상공 약 3만6,000km) 스테이션 등의 시설을 건설한다.

최종적으로, 인공위성을 지구 저궤도에 투입하기 위한 ‘저궤도 위성 투입 게이트’와 화성으로 향하는 출발점이 되는 ‘화성 연락 게이트’ 등을 우주 엘리베이터 상에 설치할 계획이다. 우주 엘리베이터가 완성되면 대량의 자재를 로켓으로 쏘아 올리는 것보다 저비용으로 우주에 옮길 수 있게 된다고 한다.

-- 9만6000km의 CNT가 필요 --
“약 9년간 연구를 계속해 왔지만, 하면 할수록 어렵다”---. 이렇게 말하는 것은, 당초부터 우주 엘리베이터의 연구 개발에 종사하고 있는 오바야시구미 기술본부 미래기술 창조부 상급주석기사 이시카와(石川) 씨다.

우주 엘리베이터를 만들기 위한 연구테마는 다양하다. 예를 들면 지금까지 대응해 온 것은 방대한 길이의 케이블 재료가 되는 CNT의 실험이나 케이블의 뒤틀림, 낙뢰의 영향, 지상에서 올라오는 ‘클라이머’ 로봇 등이다. 연구를 진행시키는데 있어서, “실태는 이상(理想)과 비교할 때 현격한 차이가 있다”(이시카와 씨)라고 말한다.

예를 들어 CNT는 현재로서는 10~수 십㎝ 정도의 제품밖에 제조할 수 없다. 우주엘리베이터에 필요한 곳은 9만6,000km다. 우선 오바야시구미는 CNT의 내구성 등에 대해서, 국제우주정거장(ISS)의 ‘기보우(희망)’라고 하는 일본 실험동에서 우주 환경 노출 실험을 진행시키고 있다. 2015~2017년에 실시한 제1회 실험에서는 CNT 재료 표면에 손상이 보였기 때문에 2019년부터는 제2회 실험을 실시하고 있다.

제2회 실험에서는 CNT 단독으로 만들어진 시험체가 아닌, 금속계와 규소계의 2 종류의 재료로 CNT를 피복한 시험체를 이용했다. 시험체는 1년 혹은 2년 동안 우주 공간에 노출되어 손상 정도를 확인한다. 1년간 노출된 시험체는 2021년 3월에 지상에서 회수해 시즈오카 대학에서 해석 중이라고 한다. 2년간 노출된 시험체는 2021년 12월경에 우주선 안에 탑재해, 그 후에 지상으로 보내질 예정이다.

-- 왜 무모하다고 할 수 있는 연구개발을 지속하는가? --
클라이머의 개발은 우주 엘리베이터협회가 매년 기구(氣球)에 오르는 클라이머 경연 대회를 실시하고 있다. 그러나 경연대회에서는 1km 높이를 오르내리기 때문에 기껏해야 몇 km 시험밖에 할 수 없다.

기술 외의 요인도 있다고 이시카와 씨는 말한다. “위성 컨스텔레이션이나 우주쓰레기 문제는 우주에 거대한 구조물을 짓는 우주 엘리베이터에는 역풍으로 작용하는 부분도 있다”(이시카와 씨).

그렇다면 무엇을 위해 우주 엘리베이터의 연구개발을 계속할 것인가? 이시카와 씨는 “우주용으로 길러온 기술을 지상에 전용(轉用)하는 것은 중요한 주춧돌이 된다”라고 말한다. 예를 들면 CNT의 경우, 현재는 지상에서 배터리 등에 사용되고 있지만, 어느 정도의 길이로 제조할 수 있게 된다면, 건설 용도로의 활용도 전망할 수 있다고 한다. 그 밖에도 이시카와 씨는 “우주 공간에서 요구되는 무인 시공 기술이 지상의 건설 분야에서도 점차 사용되기 시작하고 있다”라고 말한다.

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