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우주 정거장에는 크고 작은 태양 전지판이 14 개나 달려 있다. 이들 태양 전지판이 우주 정거장의 실험 장비들이 작동하는데 필요한 전력을 생산한다.
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지금 전세계는 끝없이 치솟는 고유가 행진으로 에너지 위기를 맞고 있습니다. 자동차나 공장을 돌리기 위해서는 석유를 비롯한 에너지가 꼭 필요하지요.
이소연 우주인이 머물었던 국제 우주 정거장(ISS) 역시 마찬가지입니다. 오늘은 우주 정거장의 에너지에 대해 알아봅니다.
우주 정거장을 움직이게 하는 에너지는 크게 두 종류로 나뉩니다.
먼저 우주 정거장의 고도와 위치를 변경하는데 필요한 추진력을 제공하는 로켓 연료가 있습니다. 우주 정거장이 떠 있는 고도 350 km 상공은 우주이긴 하지만 지구에 가까워 공기가 전혀 없지는 않습니다.
크기가 거의 60 m나 되는 거대한 우주 정거장은 공기와의 마찰로 한 달에 약 2.5 km씩 고도가 낮아집니다. 이를 막기 위해서는 정기적으로 로켓을 켜고 고도를 맞춰 줘야 합니다.
또 우주 쓰레기가 있을 경우에도 충돌을 피하기 위해 고도를 조정하지요. 이런 이유들로 우주 정거장에는 매년 약 7000 kg의 로켓 연료가 필요합니다. 우주 정거장에 각종 장비가 더 부착되고 덩치도 더욱 커지면 연료 소모 양도 그 만큼 늘어나지요.
러시아의 화물 우주선 프로그레스는 우주 정거장의 연료 공급을 위해 해마다 6 회 정도 발사되고 있습니다. 프로그레스는 우주 정거장에 연료를 공급하는 동시에 자체 추진력을 이용해 우주 정거장을 움직여 주는 역할도 맡고 있습니다.
다음으로 우주 실험실로 불리는 우주 정거장의 각종 과학 장비를 작동하기 위한 전기 에너지가 필요합니다. 전기 에너지는 인류의 미래 에너지로 주목을 받고 있는 태양빛을 통해 얻습니다.
현재 우주 정거장에는 모두 14 개의 크고 작은 태양 전지판이 비행기의 날개처럼 달려 있지요. 이 가운데 가장 큰 부분은 가로 길이가 33 m, 세로는 10 m에 이릅니다.
이들 태양 전지판은 태양빛을 잘 받기 위해 태양을 향해 움직이도록 되어 있어요. 우주의 해바라기라고 할 수 있지요.
태양 전지판은 비록 우주라 할지라도 태양이 있을 때에만 전기를 만들 수 있어요. 우주 정거장은 90 분마다 지구 주위를 한 바퀴씩 돌고 있으므로 지구의 반대쪽에 있는 45 분 동안은 태양이 가려지므로 전기를 만들 수 없습니다.
이 때를 대비해 태양이 있는 동안 만들어진 전기는 충전지에 모아놓고, 전기를 만들 수 없는 밤 동안에는 이 충전지에서 전기를 얻어 씁니다.
태양 전지판의 수명은 15 년 정도이지만 도중에 찢어지거나 파손이 되면 우주인들이 우주 유영을 통해 수리를 합니다.
우주 정거장에서는 에너지의 생산 못지 않게 중요한 일이 있습니다. 에너지를 사용할 때 나오는 열을 없애는 것입니다. 여러분 주위에 있는 컴퓨터를 잘 살펴보면 선풍기와 같은 냉각 팬이 뒤쪽에 붙어 있을 거예요.
이것은 컴퓨터의 전자 장비가 전기 에너지를 사용하면서 내는 열을 식혀 주기 위한 장치지요. 만약 이런 냉각 장치가 없다면 컴퓨터는 뜨겁게 달아올라 망가지고 말 터입니다.
첨단 전자 장비가 즐비한 우주 정거장도 마찬가지여서 각종 장비들이 뿜어내는 열은 엄청납니다. 거기에 우주인들도 움직이는 동안 열을 만들어 내고요.
이렇게 곳곳에서 나오는 열을 우주 정거장 밖으로 내보내 쾌적한 온도를 유지하는 일은 굉장히 중요합니다. 과거 미국의 스카이랩 우주 정거장은 발사 도중 냉각 장치가 고장나는 바람에 내부가 너무 뜨거워져 우주 정거장을 포기할 뻔 했습니다.
우주 정거장에는 냉각 장치 외에도 태양 전지판처럼 생긴 방열판이 열을 방출하는 역할을 합니다. 미국의 우주 왕복선에는 화물칸 문이 이런 역할하고 있지요.
그래서 우주 왕복선이 우주에 도착하면 먼저 화물칸 문을 열게 되는데 만약 이 문이 열리지 않으면 내부의 열이 빠져 나가지 못하게 되어 우주 임무를 포기하고 지구로 돌아와야만 한답니다.
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우주 정거장은 90 분마다 지구를 한 바퀴씩 돌고 있어 지구의 뒤편에 있는 45 분 동안에는 충전기에 모아진 전기를 쓴다./ 새로운 태양 전지판을 설치하거나 고장난 태양 전지판을 수리하는 일도 우주인의 우주 유영 임무 중 하나다./우주 왕복선에는 화물칸 문에 내부의 열기를 밖으로 내보내는 역할을 하는 방열판이 달려 있다.
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정홍철ㆍ스페이스 스쿨 대표 www.spaceschool.co.kr
