틴매일경제

1969년 미국 항공우주국(NASA)에서 쏘아 올린 '아폴로 11호'가 인류 최초로 달 착륙에 성공했다. 올해 우리나라는 독자 우주발사체 '누리호'와 달 탐사선 '다누리' 발사라는 대규모 이벤트를 앞둔 상태다. 머지않아 우주비행사가 아닌 일반인들도 자유롭게 우주여행을 하는 날이 올 것이다. 그런데 우주에는 지구보다도 훨씬 많은 양의 방사선이 있다. 특히 태양에서 방사선이 쏟아진다는데, 과연 우주여행을 해도 우리 몸이 안전할까?

Q. 태양에서 왜 방사선이 쏟아지나요.

A. 지구 가장 가까운 곳에 있는 별인 태양은 스스로 빛을 낸다. 에너지가 있어야 빛이 생기는데, 그렇다면 태양 에너지의 원천은 무엇일까? 바로 태양을 이루는 주성분인 '수소'다. 수소의 원자핵들이 서로 충돌하고 뭉쳐 헬륨 원자핵이 되는 '핵융합 반응'으로 에너지가 만들어진다. 그러나 수소가 있다고 무조건 핵융합이 일어나는 것은 아니다. 상온에서 수소 원자는 음의 전하를 띤 '전자'가 양의 전하를 띤 '원자핵'에 붙들려 있는 형태다. 태양에서는 아주 높은 온도와 압력으로 인해 수소 원자들이 결합하는 핵융합이 일어난다. 그 결과로 막대한 양의 에너지 방출과 함께 전자와 원자핵이 제각기 움직이는 플라스마(Plasma) 상태가 조성된다. 플라스마 자체가 방사선이다. 정리하자면, 태양은 수소 핵융합 반응을 통해 고에너지 플라스마 덩어리를 끊임없이 우주로 방출하고 있다.

Q. 지구와 우주에서의 방사선량은 왜 다른가요.

A. 지구의 '자기장'과 '대기층'이 우주에서 생성된 방사선을 대부분 막아준다. 먼저 우주방사선이 지구 가까이에 이르면 자기장에 의해 방향이 꺾여 대부분 다른 우주 공간으로 튕겨 나간다. 설령 일부가 지구에 유입될지라도, 대부분 대기층에서 흡수된다. 우리가 살아가는 해수면이나 지표까지 도달하는 방사선량이 아주 적은 이유다.

그런데 최근 들어 우주방사선의 영향으로 각종 장비 내 반도체가 오작동하는 사례들이 보고되고 있다. 우주에 포함된 양성자, 중성자, 알파입자 등의 방사선으로 인해 반도체 내 문제가 발생하는 것이다. 오늘날 반도체는 거의 모든 기기에 탑재된 핵심 부품이므로 오류가 생긴다면 심각한 통신장애, 인공위성 손상, 비행사고 등을 초래할 수 있다. 그래서 우주에서 사용되는 각종 구조물과 반도체 등은 일정 수준의 방사선에 견딜 수 있는 '내(耐)방사선재료'로 만든다.

Q. 우주에는 어떠한 방사선이 있나요.

A. 우주방사선은 ①태양에서 생성된 방사선 ②먼 우주에서 오는 '은하우주방사선' ③우주선이 만들어내는 '2차 방사선'이 있다. 은하우주방사선의 양은 일정한 편이지만, 태양에서 오는 방사선은 흑점 폭발, 태양풍 등 태양활동에 따라 그 양의 변화가 불규칙하다. 태양활동은 11년을 주기로 반복되는데, 다가올 최대 활동 시기는 2025년께다. 우주방사선을 여름날 비에 비유하자면, 은하우주방사선은 계속 내리는 '가랑비'고 폭발하는 태양활동에 따른 방사선은 '소나기'인 셈이다. 우주비행선은 일차적으로 우주방사선으로부터 우주비행사들을 보호해준다. 그러나 우주방사선이 우주정거장이나 우주비행선 구조물, 우주복 등과 반응하면 중성자와 감마선 등 2차 방사선을 만들어낸다.

Q. 우주여행 후 방사선으로 건강상태가 달라질 수 있나요.

A. 길이와 무게의 양을 표현할 때 미터(m)와 킬로그램(㎏) 단위를 사용하듯, 방사능과 방사선은 베크렐(㏃)과 시버트(㏜)란 단위로 그 양을 표현한다. 방사능 단위인 ㏃은 방사선을 내는 능력으로 그 세기를 나타낸다. 예를 들어 방사성물질로 오염된 식품이나 건물 등을 파악할 때 사용된다. 방사선량 단위인 ㏜는 방사선으로 인해 인체가 받는 건강 영향을 표현하기 위해 만들어졌다. 시버트는 그 값이 커서 보통 밀리(1000분의 1)나 마이크로(100만분의 1)를 붙여 사용한다.

지금까지 알려진 바에 따르면 우주여행 시 받는 방사선량은 ①우주정거장에서 180일 체류 시 110m㏜ ②10일 이내로 우주왕복선에 있을 때 10m㏜ ③6일 이내로 달을 왕복할 때 20m㏜ 정도다. 국제선 여객기 승무원이 1년 동안 받는 3~6m㏜에 비하면 많은 양이다.

이와 관련해 NASA에서는 일란성 쌍둥이를 대상으로 흥미로운 실험을 진행했다. 국제우주정거장(ISS)에서 340일간 체류하고 돌아온 우주비행사와 지상에 있던 다른 형제의 건강 상태를 비교해 본 것이다. 우주비행사는 우주에서 적어도 200m㏜ 이상의 선량에 노출된 상태였다. 돌아온 직후엔 유전자 배열 변화, 세포 내 DNA 손상, 인지력 저하, 맥박 증가 등이 발견됐으나 6개월 후에는 대부분 비행 전 상태로 돌아왔다.

다만, 수명과 관련이 있다는 '텔로미어' 길이에 변화가 나타났다. 텔로미어는 세포 내 염색체 끝부분에 붙어 있는데, 그 길이가 짧은 사람은 수명도 짧다고 알려져 있다. 지구 귀환 직후에 길어졌던 텔로미어 평균 길이는 6개월 후 다시 원래대로 돌아왔으나 짧아진 텔로미어의 수가 많아졌다고 한다. 전반적으로는 형제의 몸 상태에는 큰 차이가 없었다. 적어도 일정 수준의 선량까지는 우주인 생활로 인해 건강이 나빠지지 않을 것으로 예상된다. 실제 우주여행에서는 방사선에 의한 영향보다 무중력, 고립감, 귀환 위험 스트레스 등이 더 클 수 있다.