로켓을 발사 하기 위해 카운트 다운이 시작되면 가장 숨막히고 긴장되는 순간이 지나갑니다. 그후 엄청난 굉음과 함께 우주로의 여행이 시작됩니다.
지구 밖의 세상, 우주로 진출하기 위한 인류의 노력은 끊임없이 진행되어 왔습니다. 1957년 러시아 최초의 인공위성 스푸트니크 1호를 지구 궤도상의 올려 놓으면서 우주로의 진출은 더 이상 꿈이 아닌 현실로 다가왔죠. 그 후 아폴로 계획과 같은 사람을 우주로 보내는 유인 우주선계획과 우주정거장을 만드는 계획 등 인류의 우주로 향한 도전은 계속되었습니다.
(자료출처 - http://www.flickr.com/photos/govwin/5609940697, GovWin a Deltek Network)
우리나라도 우주로 진출하기 위해 많은 노력을 해왔습니다.
1992년 8월에 발사된 우리나라 최초의 인공위성 ‘우리별 1호’를 성공적으로 위성 궤도에 올려 놓으면서 위성보유국으로 당당히 이름을 올리게 된 것이죠!
그 후 우리나라 최초의 다목적 위성 ‘아리랑 1호’를 성공적으로 발사 시킨 뒤 현재까지 많은 위성들을 성공적으로 발사하고 있습니다. 특히 2008년에는 우리나라 최초의 우주비행사가 선발되었는데, 자랑스러운 대한민국 우주비행사 ‘이소연’, 다들 기억하시죠?^^ 전국의 수많은 경쟁을 뚫고 국내 최초의 우주인으로 선발된 그녀는 11일 동안 우주정거장에 머물면서 다양한 우주실험을 통해 국민들에게 신비로운 우주공간을 직접 보여주며 미래의 우주 환경에 대한 희망을 갖게 해주었죠~!
지금까지도 그래왔듯 우리나라는 늘 우주에 대한 새로운 도전을 계속하고 있는데요, 최근에는 우리나라 기술로 만든 로켓을 개발하는 데에 온 힘을 쏟고 있다고 합니다. 우리나라 최초의 위성발사체인 나로호가 바로 그것인데요, 2009년에 1차 발사, 2010년에 2차 발사를 하였지만 기술적 결함으로 실패를 하였습니다. 그리고 2012년 11월에 대망의 3차 발사가 예정 되어있습니다. 아직은 발사 일정이 잡혀 있지 않지만 우리나라가 우주로 로켓을 쏘아 올린다는 사실에 두근거리는 것은 어쩔수가 없네요!
나로호가 성공적으로 발사되기를 기원하면서 오늘 케미칼드림에서는 신비로운 우주에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
점점 추워지는 아침, 부쩍 쌀쌀해지고 있음을 느끼는 요즘입니다. 우리나라에 경우 겨울철 추위가 심할 때는 영하 10도까지 떨어지고 바람이라도 불면 체감온도는 이보다 더 낮아진다고 하는데요~ 아, 생각만해도 몸이 움츠려 드네요>_< 그래도 우주에 비하면 이 정도 온도쯤이야 따듯한 축에 속하죠!
우주의 평균기온은 3K(Kelvin)이라고 합니다. 여기서 Kelvin은 온도를 나타낼 때 쓰는 섭씨(℃)와 화씨(℉)와 같은 단위로 과학분야에서 널리 쓰이고 있습니다. 이 온도를 우리가 자주 쓰는 섭씨 온도로 바꾸면 영하 270도 정도로 표현할 수 있습니다. 순간적으로 노출되어도 꽁꽁 얼어버릴 정도로 극한의 온도로, 우주가 이렇게 낮은 온도인 것은 아마도 우주의 팽창 때문이라고 생각되고 있습니다. 우주가 생겨나고 그 이후 계속적으로 그 크기가 커져가고 있는데, 이렇게 팽창이 되면 원래 온도는 낮아지게 됩니다. 바로 단열팽창이라고 하는 과정 때문인데요~ 열이 차단된 상태인 경우 크기가 팽창하게 되면 온도가 내려가는 현상이랍니다. 이러한 과정은 지구에서 구름이 형성될 때도 일어납니다.
(자료출처 - http://www.flickr.com/photos/gsfc/5576582865, NASA Goddard Photo and Video)
그렇지만 우리가 사는 지구주변에는 태양이라고 하는 거대한 별이 있어서 평균기온과 다릅니다. 특히 태양빛이 없을 경우 아주 낮은 온도에 있게 되지만 태양빛을 받는 순간 순식간에 수 백도로 온도가 올라가게 됩니다. 그리고 우주에는 다양한 종류의 빛이 존재하고 있습니다. 우리가 흔히 보는 가시광선 외에도 적외선과 자외선, 방사선 등이 있는데요, 특히 우주 방사선에 경우 살아있는 생물에게는 치명적입니다. 방사선이 생물에게 쬐어지면 생물을 구성하고 세포의 DNA염색체를 변형 또는 파괴하여 변형된 세포인 암을 유발할 수도 있습니다. 또 심각하게 쬐면 생명을 잃을 수도 있습니다. 게다가 우주의 경우 압력이 엄청나게 낮은 상태로 진공과 유사한 상태라서 이러한 공간에 사람이 노출된다면, 아마 상상도 못할 위험한 상황이 될지도 모릅니다.
이렇게 우주공간은 지구에서는 경험할 수도 없는 극한의 공간인데요. 온도의 변화가 심하고 각종 방사선과 낮은 압력으로 인해서 기계적인 고장도 쉽게 일어난다고 합니다. 그래서 지구에서 우주 발사를 위해서는 많은 준비가 필요하다고 합니다. 각종 최신 기술을 이용해서 이러한 위험을 이겨내기 위한 각종 테스트를 진행하고 끈임없는 연구를 계속해오는 이유도 바로 이때문이라고 하네요~
지글지글 볶고 지질 때 쓰는 프라이팬!
맛있는 요리를 만들 때 특히 많이 사용되고 있죠~ 좋은 프라이팬일수록 음식이 팬에 달라붙지 않아 본래 모양을 유지하면서 맛 좋은 요리를 할 수 있게 합니다. 바로 테프론이라고 하는 물질이 프라이팬 주변에 코팅되어 있는 제품들이 그러한데요, 이 얇은 코팅막이 음식이 달라붙지 않도록 도와주는 것이죠!
갑자기 왠 프라이팬 이야기냐구요?
바로 이 프라이팬에 쓰이는 테프론이 우주항공분야에 쓰이고 있다는 걸 말씀드려구요:) 테프론은 화학적인 구조로 보면 상당히 단순한 구조로 되어 있습니다. 탄소 사슬이 길게 연결되어 있고 각각의 탄소에 불소가 2개씩 붙어 있는 형태로, 불이 붙지 않는 불연성 소재입니다. 게다가 탄소와 불소의 강력한 화학적인 결합 때문에 화학적 안정하여 산과 염기와 같은 물질에도 강하죠! 마찰계수도 낮아 마찰에도 강하고 영하 50도에 영상 260도까지 아주 넓은 온도 폭에서도 그 모습 그대로를 유지하는 대단한 기능을 기지고 있습니다.
(자료출처 - http://www.flickr.com/photos/ekilby/5601767563, Eric Kilby)
우주복의 경우도 마찬가지입니다. 많은 소재의 천이 여러 겹, 층층이 되어 있는 우주복은 이 테프론이 외부를 감싸고 있습니다. 우주의 민감한 온도변화에도 거뜬하기 위해 사용되는 것이죠.
이와 비슷한 소재 중에 유명한 것이 바로, 케블라 섬유입니다. 케블라는 아마이드 섬유의 한 종류로 열에 강한 성질도 있지만 그보다 더 뛰어난 것은 강도가 좋다는 점입니다. 같은 굵기의 강철과 비교하면 강도가 5배 정도이어서 그냥 섬유가 ‘고강력’ 섬유라고 부르고 있습니다. 이 때문에 방탄, 방검복에 많이 사용되고 있는데요, 우주복에도 강력한 강도의 케블라를 사용하고 있습니다. 케블라는 테프론과 함께 가장 외부 층을 담당하고 있어서 외부에서 손상이 와도 잘 안 찢어지도록 도와주고 있습니다. 또 최근에 NASA에서는 폴리우레탄과 케블라를 섞어서 사용하여 우주선의 단열제로 사용하기 위한 연구도 진행하고 있습니다.
(자료출처-http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=File:Solid_oxide_fuel_cell_protonic.svg&page=1)
어두컴컴한 우주에서 우주인이 생활하기 위해서는
밥도 해야 하고 전등도 켜야 하는데.. 이런 전기는 어디서 얻어 올까요?
바로 연료전지와 태양전지를 이용하면 전기를 생산할 수 있답니다. 연료전지는 수소와 산소를 이용하여 전기를 생산하는 장치인데, 원래 목적은 전기를 생산하는 장치로 이용하려고 하였으나 전기를 생산하고 나오는 것이 바로 순수한 물이어서 전기를 생산하는 것은 물론이고 식수를 만드는 장치로도 사용하고 있다고 합니다.
연료전지는 그 효율이 좋아서 적은 양의 수소를 이용해도 화석연료보다 많은 전기를 생산할 수 있다는 장점이 있고 게다가 오염물을 배출하지 않아서 자동차 엔진을 대체할 수단으로도 연구가 되고 있습니다.
(자료출처 - http://www.flickr.com/photos/53416677@N08/4973475984, Caroline Davis2010)
태양전지는 태양 빛을 이용해 전기로 만들어 주는 장치입니다. 태양 빛만 있으면 전기를 계속 생산 할 수 있기 때문에 우주에서는 전기를 생산하는 장치로 가장 적절하죠! 태양전지에는 반도체 소재가 사용되고 있는데 이 반도체는 빛을 흡수 하여서 전자를 외부로 보내는 역할을 수행합니다. 그래서 여기에 생성된 전자를 외부 도선을 따라 흐르게 할 경우 전기가 흐르게 되는데, 따로 발전소가 없는 우주에서는 이와 같은 방식을 통해서 각종 장치에 필요한 전기를 생산하고 있다고 합니다.
그런데 이러한 태양전지는 우주뿐만 아니라 지구에서도 많은 관심을 받고 있죠! 바로 지구온난화의 주범, 이산화탄소를 줄이고자 화석연료를 대신하기 위해서 태양전지 사용을 점차 늘리고 있기 때문입니다. 무공해 청정 에너지원인 태양을 이용하기 때문에 오염물 발생도 없고 조금만 이용해도 지구에 필요한 에너지를 충분히 감당할 수 있어서 많은 관심을 받고 있는 것이죠.
한화케미칼에서도 이 화석연료를 대체 하기 위하여 태양전지에 대해서 많은 연구를 하고 있습니다.
한화케미칼은 태양 전지의 핵심 소재라 할 수 있는 고순도 폴리실리콘 개발과 생산을 하고 있는데요~ 이 고순도 폴리실리콘은 높은 기술장벽과 막대한 투자비로 인해 고도의 공정 기술과 자본력을 갖춘 소수 업체만 생산이 가능한 제품이기도 합니다. 2011년 4월 폴리실리콘 사업 진출을 결정한 후, 여수 국가 산업단지에 2012년 준공을 목표로 연산 1만톤 규모의 폴리실리콘 공장을 건설하고 있는 한화케미칼! 글로벌 리딩 솔라 기업으로의 도약을 여러분도 함께 응원해 주세요(^^)//
지금까지 지구 밖 세상 우주에 대해서 알아보았습니다. 대망의 11월에는 우리나라도
나로호 발사에 성공해서 멋지게 우주로 나아가는 모습을 꼭 보았으면 하네요~!
- 참고문헌 –
항공우주연구원 http://www.kari.re.kr
NASA http://www.nasa.gov
우주 환경의 영향과 예보, 안병호, 선종호, 최원호
美 우주복의 역사1,2 극한의 우주환경 극복할 우주인 최후의 안전장치, 고산
케블라 섬유 보강 우레탄 폼 단열제, 김상욱