우주선 공기 재활용 시스템 원리
우주선 안에는 지구처럼 무한한 공기 공급이 없습니다.
좁은 공간 안에서 수십 일, 수백 일을 생활해야 하는 우주비행사들에게 가장 중요한 요소 중 하나는 바로 호흡 가능한 공기를 안정적으로 유지하는 시스템
이번 글에서는 우주선 내부의 공기 재활용 시스템이 실제로 어떻게 작동하는지, 그리고 그 시스템이 인류의 장기 우주 탐사에 얼마나 중요한 역할을 하는지 구체적으로 살펴보겠습니다.
우주선 안에서 공기를 왜 재활용해야 할까?
지구에서는 산소를 마시고 이산화탄소를 배출해도 자연이 이를 정화해줍니다.
하지만 우주선 안에서는 자연적인 공기 정화 메커니즘이 존재하지 않기 때문에, 모든 기체 순환이 인공적인 방식으로 이루어져야 합니다.
국제우주정거장(ISS) 등 실제 운용되는 우주선에는 공기 정화 및 재생을 위한 통합 시스템
우주선 내부에서 사람이 호흡할 때마다 이산화탄소 농도는 빠르게 증가CO₂ 제거는 가장 중요한 공기 정화 절차 중 하나
산소는 주로 **물의 전기분해 장치**를 통해 공급됩니다.
현재의 공기 재활용 시스템은 굉장히 정밀하고 효율적이지만, 여전히 100% 완전한 순환 구조는 아닙니다.
소모성 필터, 장비 고장, 미세 입자 누적 등의 문제가 발생할 수 있으며,
특히 달 기지, 화성 탐사선
우주선 내부의 공기 재활용 시스템은 단순한 편의 기능이 아닌 생존 그 자체를 좌우하는 핵심 인프라
게다가 우주선에는 산소, 질소 같은 기체의 양이 제한적재활용 시스템의 효율이 우주비행의 지속 가능성을 좌우
공기 재활용의 핵심 구성 요소
1. CO₂ 제거 장치 (CDRA)
– 이산화탄소를 흡수하는 장치로, 젖은 리튬 하이드록사이드 또는 분자 체 필터 사용
2. 산소 생성 시스템 (OGS)
– 물을 전기분해하여 산소(O₂)를 생성하고 수소(H₂)는 버리거나 다른 반응에 활용
3. 환경 제어 생명유지 시스템 (ECLSS)
– 습도 조절, 오염 물질 제거, 온도 유지 등 공기 품질 전반을 조절하는 시스템
이산화탄소 제거는 어떻게?
현재 주로 사용되는 방법은 **제올라이트 필터**를 통해 분리 흡착하거나,
화학 반응식(예: 리튬 하이드록사이드 + CO₂ → 탄산리튬 + 물)을 통해 기체를 고체 형태로 포집하는 방식
산소는 어떻게 다시 만들어질까?
국제우주정거장에서는 Oxygen Generation System (OGS)를 통해 물(H₂O)을 전기분해하여 산소(O₂)를 생성하고,
생성된 수소(H₂)는 때로는 Sabatier 반응 시스템메탄(CH₄)과 물
이러한 방식은 **물, 이산화탄소, 수소를 순환 구조로 활용**하여 가능한 한 외부 보급 없이도 생존 가능한 환경
우주선 안 공기 재활용의 한계와 과제
결론: 공기 재활용 시스템은 우주 생존의 핵심
미래의 달 기지, 화성 탐사, 심우주 탐사를 실현하려면, 지금보다 더 정교하고 자립적인 생명 유지 기술이 필수입니다.
우리가 살아 숨 쉬는 공기가 얼마나 소중한지, 우주는 늘 조용히 알려주고 있습니다.