세포배양기 등 다양한 실험 계획
한국항공우주연구원 우주과학그룹 김연규 연구원은 우주 실험용 쥐의 몸무게를 측정하는 ‘우주저울’ 기술을 발표했다. 우주에서 동물의 각종 신체 변화를 실험할 때 정확한 몸무게 측정은 필수 전제조건이다.
이번 우주저울은 무중력 상태에서 5kg 미만 물체의 질량을 측정하는 장치다. 물체에 일정한 가속도(a)를 주고 힘(f=ma)을 측정하면 질량(m)을 얻을 수 있다. 미국항공우주국(NASA)도 우주인의 몸무게를 측정하는 유사한 장비가 있지만 오차범위가 1∼2kg으로 커서 생쥐 같은 실험동물의 몸무게를 재는 데는 한계가 있다. 항우연이 목표로 하는 우주저울의 오차범위는 0.5g 내외다. 김 연구원은 “NASA가 2008년 발사할 예정이던 우주동물실험모듈에서 사용하기 위해 우리와 공동으로 개발하고 있는 기술”이라고 밝혔다.

무중력 상태 세포 배양
바이오트론은 우주 과학 실험에 사용할 휴대형 세포 배양기를 소개했다.
생체에 유해한 방사선이 내리쬐는 우주에 이 세포 배양기를 노출시키면 다양한 유전자 돌연변이를 확인할 수 있다. 또 중력의 영향을 받지 않기 때문에 세포들을 둥둥 떠다니게 만든 후 세포의 ‘입체 구조’를 상세히 관찰할 수 있다. 이날 제안된 휴대형 세포 배양기는 실험실에서 사용되는 장비를 작게 축소시켜 1∼3mm의 작은 샘플들을 담뱃갑만 한 카트리지에 담은 형태였다. 바이오트론 장규호 사장은 “암세포나 줄기세포, 김치유산균, 인삼 뿌리세포 등을 중심으로 실제 세포 연구에서 활용되는 샘플을 우주공간에서 배양할 계획”이라고 말했다.

1000마리 초파리도 우주로
조경상 건국대 교수는 우주에서 초파리의 중력 감지 유전자를 확인하는 실험을 제안했다. 실험을 위해 개발된 가로 2cm, 세로 10cm, 높이 5cm의 플라스틱 상자 안에는 깨알만 한 초파리 떼가 우글거린다. 지구가 끌어당기는 힘을 감지하는 유전자의 존재를 확인하는 것이 주된 목적이다. 한국 우주인은 ISS로 올라갈 때 초파리 1000마리를 가지고 간다. 한국 우주인은 ISS에 머무는 동안 매일 5분씩 초파리의 움직임을 기록해야 한다. 지상까지 이들의 안전 귀가를 보장하는 것도 우주인의 의무다.
우주여행을 다녀온 초파리 수명도 연구대상이다. 비록 초파리가 우주에 1주일간 머물지만 이 기간은 인간의 20, 30년 세월에 맞먹는다. 우주에 갖다온 초파리의 수명이 절반으로 줄었다는 연구 결과가 있지만 아직까지 원인을 밝히진 못했다.

매일 6장의 셀카
한국 우주인은 무중력 상태에서 얼굴 변화를 확인하기 위해 매일 6장의 ‘셀카’를 찍어야 한다. 이 실험을 제안한 조용진 한남대 교수는 “우주에서 사람의 얼굴 변화를 측정하는 연구는 세계적으로 이번이 처음”이라고 했다.
한국항공우주연구원에서 가장 기대하는 실험장비는 우주저울이다. 질량이 3kg 정도 나가고 관련 기술이 미국에 특허가 나있다고 한다. 무중력 우주에서 질량을 재기는 쉽지 않은데, 이 우주저울은 오차가 적은 게 특징이다. ‘200g을 재면 0.1g의 오차가 난다는데, 한번 확인해봐야겠다.’

학생과 함께 하는 우주실험
한국교원대 물리교육과 김중복 교수팀은 지난해 전국의 초중고교생이 제안한 실험아이템을 바탕으로 5가지 교육실험을 준비했다. 그 중 하나가 바로 ‘우주볼펜’ 실험이다.
우리가 흔히 쓰는 볼펜은 잉크가 아래 방향으로 중력을 받으며 조금씩 새 나오기 때문에 글씨를 쓸 수 있다. 따라서 중력이 거의 작용하지 않는 우주공간에서는 볼펜을 쓸 수 없다.
김 교수팀이 만든 우주볼펜은 실험을 제안한 학생의 아이디어에 따라 일반 볼펜의 뒤쪽에 풍선을 달아 풍선 속 공기가 중력 대신 잉크를 적절히 밀어주는 원리다. 우리 우주인은 ISS에서 일반 볼펜과 우주볼펜을 비교해 글씨를 쓰는 실험을 할 예정이다.

이 밖에도 광물을 성장시키고, 한반도 상공을 관측하는 임무도 주어진다. 훈련은 10시간 가까이 휴식 시간 없이 강행군으로 진행됐다
이날 훈련에는 러시아에서 파견된 4명의 교관과 우주 전문가들이 참가했다. 이 전문가들은 한국 우주인이 진행할 모든 실험 내용을 러시아 우주인에게 가르치게 된다. 러시아 우주인 2명은 한국 우주인을 도와 함께 과학 실험을 수행한다.

장비무게 15kg제한… 협상 필요할 듯
러시아 가가린우주센터의 교관인 사브로프 페트르 씨는 “한국 우주인이 수행할 과학 실험 중에는 지금까지 우주에서는 한 번도 실시된 적이 없는 게 많다”고 했다.
ISS에서 진행되는 과학 실험은 엄격한 규제를 받는다. 먼저 발사 때 무게를 줄이기 위해 우주인이 ISS로 가져갈 수화물은 45kg을 넘지 못한다. 따라서 각각의 실험 장비 무게가 3kg을 넘지 않는다. 전자 장비에 영향을 미칠 수 있는 전자기파의 방출도 엄격히 제한된다. 우주인의 안전을 고려해 깨지기 쉬운 유리 재질의 실험도구도 금지 품목에 들어 있다.
우주인 교육에 참가한 한 과학자는 “러시아 측이 제시한 실험 장비의 성능과 견고함은 첨단 무기 수준에 가까워 방위산업체의 컨설팅을 받기까지 했다”고 했다.
우주과학 실험의 목적을 국민에게 알기 쉽게 설명하는 것도 한국 우주인의 주요 임무 중 하나. 이를 위해 고 씨와 이 씨는 이틀간 캠코더 조작법은 물론이고 발음과 발성 훈련을 받았다. 3급 아마추어 무선기사(햄) 자격증도 취득했다. ISS에 머무는 동안 국내 아마추어 무선 통신사들과 무전기로 교신하기 위해서다.