공기의 위험 및 우주인의 피부인 우주복

드디어 우주여행을 하는 시대가 열렸다. 21세기 초부터 일반인도 돈을 지불하고 국제우주정거장을 방문할 수 있게 되었다. 이 우주정거장은 과학,공학 연구와 우주건설 기술의 발전을 위해 지은 연구 및 작업시설이다. 그럼에서 2천만 달러만(약 228억) 내면 민간인도 이곳을 방문할 수 있다. 돈만 있다면 지금 당장 국제우주정거장을 방문할 수 있는 표를 살 수 있다.

 

공기의 필요성과 위험성

 

태양계에서 우리가 숨쉴 수 있는 대기가 있는 행성은 아직까지는 지구뿐이다. 지구의 대기를 숨쉬며 살아갈 수 있는 능력을 발달시키는 것은 사실 아슬아슬한 줄타기와 같은 묘기인데 공기 중에 들어 있는 반응성이 특별히 강한 기체가 종종 부패와 파괴를 초래하기 때문이다. 원시 생명체가 위험한 기체를 배출했는데 이것이 대기에 섞이는 순간 그것을 내뿜은 생명체 뿐만 아니라 지구상에 막 출현한 생명체 대부분을 죽이고 말았다. 이 기체의 이름은 바로 산소이다.

 

다행히도 일부 생명체는 산소의 독성에 적응함으로써 우리와 같은 복잡한 생명체가 진화할 수 있는 길을 닦았다. 들이마시는 산소의 양을 조절함으로써 우리 몸속의 유기적인계들을 돌아가게 할 만큼 충분한 에너지를 얻을 수 있었다. 오늘날의 대기중에서 산소가 차지하는 양은 약 21퍼센트이다. 이 수치는 우리가 몸과 반응할 수 있는 산소분자가 얼마나 많은지 알려주는 척도나 다름없다.

 

대기중에 포함되어 있는 나머지 여러 기체는 공기중의 산소농도를 떨어뜨림으로써 연소를 억제하는 기능을 한다. 질소는 지구상에서 일어나는 다양한 화학적, 생물학적 과정에 관여하며 이산화탄소는 연소와 부패와 호흡의 부산물로 발생한다. 몸속에서 이산화탄소를 배출하지 않으면 피가 산성으로 변해 산소를 흡수하지 못하게 되어 질식상태에 빠지게 된다.

 

우주공간은 기체밀도가 아주 낮기 때문에 우주선이나 우주복, 우주거주공간은 모두 인공대기를 필수적으로 갖추어야 한다. 그러한 기체를 공급할 수 있는 기술은 개발이 되어 있으나 우주에서 공기를 숨쉴 수 있는 상태로 유지해주는 장비는 불완전하다. 여기서 실수나 사고가 일어난다면 건강을 해치거나 심지어 목숨까지 위협할 수 있다.

 

우주에서 날아온 물체가 거주공간이나 우주복에 충돌하여 구멍이나 균열을 만들어 소중한 공기가 우주공간으로 빠져나가기도 한다. 또한 우주산책을 하는 도중에 우주복에서 공기가 새어나가면 우주복 안의 기압이 급격하게 떨어진다. 이는 우주비행사에게 치명적인 결과를 낳게 되므로 항상 조심해야 한다.

 

기압이 치명적으로 낮은 수준까지는 아니더라도 급격하게 감소할 경우에는 감압병이 나타난다. 스쿠버다이버들이 흔히 말하는 잠수병 또는 케이슨병이라고 불리우는 병이다. 이것은 혈액 속에 정상적으로 녹아 있는 질소가 거품이 되어 나오기 때문에 일어난다. 질소 거품이 순환계를 통해 움직이는 것은 고통스럽고, 심하면 목숨까지 위협하기 때문이다. 다행이도 우주공간에서는 고압실안에 한동안 들어가 있으면 질소가 정상적으로 돌아간다. 때문에 우주의 거주공간이나 우주선에는 고압실을 반드시 준비해둘 필요가 있다.

 

 

제2의 피부인 우주복

우주복은 인간이 숨쉴 기체, 온도와 습도 조절, 액체음료, 배설물수거, 생물의학적 감지장치, 냄새제거, 일부 복사와 우주파편에 대한 보호, 임무 중 다른 동료나 관제소를 연결해주는 통신장비들로 이루어져 있다. 우리가 생각하는 일반적인 우주복은 저압의 순수산소를 이용하는 우주복으로 다소 유연하게 제작되었다. 그러나 공기중에 질소가 없기 때문에 이러한 우주복을 입고 헬멧을 쓰고 안에 산소를 채우게 되면 기압이 급속하게 낮아지게 되어 감압병에 걸릴 수 있다. 이것을 방지하기 위해서 우주비행사들은 우주복을 입기전에 혈액에서 질소를 빼내게 된다.

 

이러한 우주복은 정상적인 질소와 산소의 혼합기체를 펌프질해 넣어 정상적인 대기압으로 만들 수 없다. 우주복 안에 공기를 집어넣으면 우주복이 부풀어 올라서 움직이기가 곤란해지기 때문이다. 여러가지 압력문제와 감압병을 예방하기 위해서 또한 오늘날의 우주복을 입는 데 필요한 적응기간을 줄이기 위해서 딱딱한 외골격과 유연한 관절을 두루 갖춘 고압우주복이 개발되어지고 있다. 이러한 우주복은 보다 안전하고 편안하게 우주여행을 즐길 수 있도록 도와줄것이다.