우주공장 짓는다면 1호 제품 후보는?

만약 무중력 상태의 우주에 공장을 짓는다면 제1호 생산품은 무엇일까. 우주 전문가들은 인공 고기(배양육)와 인공 장기, 합금, 광섬유가 1호 제품이 될 가능성이 높을 것으로 꼽았다.

전자공학 분야 학회 전기전자기술자협회(IEEE)가 발행하는 기술잡지 ‘IEEE 스펙트럼’은 최초의 우주 공장 제품 후보 4개를 선정해 지난달 26일 공개했다. 현재 지상 400㎞ 상공에는 국제우주정거장(ISS)이 2시간에 한 번씩 지구를 돌며 우주와 지구 사이의 ‘관문’ 역할을 하고 있다. 이 고도에서는 중력이 거의 없다. ‘마이크로중력’ 상태라고 한다. 이 상태에서는 세포나 미생물, 각종 재료가 중력이 강한 지상에서와는 다른 조건에서 움직이는 경우가 많다. 지상에서는 만들 수 없거나 만들기 어려운 각종 재료와 생체 소재를 쉽게 만들 수 있는 경우도 많다. 전문가들은 이런 조건을 이용해 곧 우주정거장으로서의 활동을 마치는 ISS를 우주 공장으로 활용할 가능성을 타진하고 있다.

가장 눈에 띄는 것은 단연 인공육이다. 이미 올해 10월, 이스라엘의 스타트업 ‘알레프 팜스’는 러시아의 스타트업 ‘3차원(D) 바이오프린팅 솔루션’의 생체 프린터를 ISS에 가지고 올라가 세포를 프린팅해 고기로 배양하는 실험에 성공했다. 첫 번째 실험에서는 근육세포를 배양했는데, 혈액이나 지방세포 등도 배양이 가능할 것으로 보고 있다. 이들을 적절히 배합해 햄버거 등에 쓸 수 있는 패티를 만드는 게 목표다.

배양육을 만드는 기술을 조금 응용하면 인공장기 개발도 지상보다 우주에서 쉽다. 지상에서 3D 프린터로 심장 등 복잡한 구조를 갖는 기관을 만들기는 매우 까다롭다. 마치 줄기세포 등이 포함된 바이오잉크를 뿜어서, 마치 젤로 만든 벽돌을 쌓듯 구조를 만드는 게 3D 바이오프린터다. 내부가 텅 빈 방 모양의 구조와 관을 만들 때 지구의 중력 때문에 아래로 미끄러져 내려 형태가 무너지기 일쑤다. 중력이 적은 ISS에서는 이런 우려가 없다. 올해 7월 미국의 스타트업 테크샷과 미국항공우주국(NASA)은 ISS에서 실제로 심장 근육을 일부 3D 프린터로 만드는 실험을 했다. 다음 실험에서는 만들어진 조직을 지상에 가져와 특성을 시험할 계획이다.

지구에서 널리 쓰이는, 실리카를 쓴 광섬유를 대체할 차세대 광섬유도 우주공장 입주 1순위 제품이다. 이 차세대 광섬유는 유리에 불화물을 입힌 것인데, 광신호 손실률이 기존 광섬유의 10분의 1 수준으로 낮다. 광섬유는 유리를 실처럼 가늘고 길게 뽑아 만드는데 지상에서는 군데군데 유리에 결정이 생기면서 신호를 약화시킨다. 중력이 적은 환경에서는 이런 문제가 사라진다. 마지막은 합금이다. 지상에서 잘 섞이지 않는 두 개 이상의 금속이 마이크로중력 조건에서는 잘 섞인다. 전문가들은 이를 통해 새로운 특성을 갖는 유용한 합금을 만들 수 있을 것으로 기대한다.

윤신영 동아사이언스 기자 ashilla@donga.com