‘지구 중력의 67%’ 우주인 근손실 막을 최소 중력 찾았다

근육 크기-악력, 정상 수준 유지
근손실 해법으로 인공 중력 주목

NASA 우주인 셸 린드그렌이 국제우주정거장에서 근력 운동 기구를 이용해 운동하고 있다. 장기간 무중력 환경에 노출될 때 나타나는 근육 손실을 막기 위한 일과다. NASA 제공

유인 우주 탐사 경쟁이 본격화하면서 우주인들의 건강을 유지하기 위한 연구도 활발하다. 지금까지 국제우주정거장(ISS)에서 체류한 우주인들을 확인한 결과 무중력 환경에서는 근손실이 일어났는데, 우주 공간에 지구 중력의 3분의 2 수준의 인공 중력을 만들면 우주인의 근육이 줄고 약해지는 현상을 충분히 억제할 수 있는 것으로 분석됐다.

쓰지 료스케 일본 쓰쿠바대 연구원 연구팀은 ISS에서 인공 중력 발생 장치를 활용해 실험쥐의 중력에 따른 근육 변화를 분석한 결과를 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 13일(현지 시간) 발표했다.

우주에서 무중력 상태가 이어지면 근육이 빠르게 줄고 힘도 약해진다. 지구에서도 오랫동안 움직이지 못하면 비슷한 현상이 생기지만 무중력 환경에서는 훨씬 빨리 근손실이 일어난다. 우주선 내에 인공 중력을 구현하는 게 해결책이다. 문제는 지구와 유사한 수준의 중력을 계속 유지하는 것이 비용 등을 고려할 때 현실적으로 어렵다는 점이다. 근육 손실을 막는 데 필요한 최소 중력이 어느 정도인지가 우주인의 건강을 유지하기 위한 과제로 떠올랐다.

연구팀은 ISS에 설치된 인공 중력 장치 ‘다중 인공중력 연구 시스템(MARS)’을 이용해 실험쥐 24마리를 각각 무중력, 지구 중력의 33%, 67%, 100% 수준에 약 28일간 노출시킨 뒤 근육 상태를 비교했다.

분석 결과 무중력 상태에서는 근육 크기가 눈에 띄게 줄었다. 지구 중력의 33%에서는 근육 크기 감소가 억제됐지만 악력은 여전히 크게 떨어졌다. 지구 중력의 67% 수준에서는 근육 크기와 악력 모두 정상 수준으로 유지됐다. 동물 실험이긴 하지만 근육을 지키기 위한 기준이 지구 중력의 약 3분의 2라는 사실이 처음으로 확인된 셈이다. 근육 섬유 종류에도 변화가 있었다. 무중력 상태에서는 오래 달리기 같은 지구력 운동에 쓰이는 근육 섬유가 줄고 순간적인 힘을 내는 근육 섬유가 늘었다. 중력의 67% 수준에서는 같은 변화가 나타나지 않았다.

연구팀은 혈액 속 특정 물질 11종이 중력 세기에 따라 달라진다는 사실도 확인했다. 물질들은 채혈만으로 근육 상태를 간접적으로 파악할 수 있는 지표가 될 수 있어 향후 우주인 건강 관리에 활용될 가능성이 있다. 연구팀은 “인공 중력 환경이 우주인에게 매일 수 시간 운동을 시키는 방식을 대체할 현실적인 수단이 될 수 있다”며 “이번에 확인한 중력 기준값이 장기 우주 비행을 대비한 대책을 마련하는 데 중요한 출발점이 될 것”이라고 밝혔다.