우주로켓을 쏘아올릴때 생기는 환경오염에는 어떤 것들이 있을까요?

Question

우주선이나 로켓을 쏘아올릴때도 분면 여러 환경오염이 발생할 것 같은데요. 연료부터 화석연료가 쓰이니까 지구온난화에 영향을 줄 것 같구요. 또 어떤게 있을까요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

우주로켓 발사는 대규모 환경오염을 유발할 수 있습니다. 이러한 발사에서 발생하는 오염 요소는 다음과 같습니다.

1. 탄화수소 연소: 로켓이 발사될 때, 대량의 연료와 산소가 화학반응을 일으키면서 탄화수소가 배출됩니다.

2. 알루미늄 연소: 로켓에서 사용되는 연료 중 일부는 알루미늄 입자로 이루어져 있습니다. 이러한 알루미늄 입자는 연소되면서 대량의 알루미늄 산화물을 생성하고, 이산화탄소와 생산됩니다.

3. 질소 산화물: 로켓 연소에서 생산되는 질소 산화물은 대기 중에 존재하는 오존과 반응하여 산성비를 생성합니다.

4. 소음: 로켓 발사 시 발생하는 소음은 주변 환경에 큰 영향을 미칩니다. 이 소음은 동물들의 행동에도 영향을 미치며, 심지어 인간의 청각 기능에도 영향을 미칠 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.

로켓의 엔진에서 발생하는 배출 가스는 대기 중에 다양한 화학 물질을 방출합니다. 이 가스 중에는 이산화탄소(CO2), 산소화합물, 수소화합물 등이 포함되어 있습니다. 특히 고체 연료를 사용하는 로켓에서는 화석 연료인 알루미늄과 접착제도 사용되는데, 이는 이산화탄소와 다른 유해 물질을 생성할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

로켓 발사가 환경에 미치는 영향에 대한 우려는 우주왕복선 시대부터 제시된 사례가 있습니다. 당시 NASA의 우주왕복선에는 알루미늄과 암모니아의 혼합물을 추진제로 사용하는 고체 부스터가 장착되었는데요. 우주왕복선이 이륙하는 동안 생성된 거대한 구름에 염산 및 산화알루미늄과 같은 반응성 물질이 포함되었다고 보고되었습니다. 이 구름이 주변 환경으로 퍼져 토양과 수질에 영향을 미치고 초목을 손상시킬 수 있다는 우려가 제기되었어요.

1990년대에 미국 국립해양대기국은 우주왕복선이 배출하는 배기가스 기둥에 비행기를 보내 배기가스의 염소가 대기에 미치는 영향을 조사했습니다. 조사 결과, 우주왕복선이 발사된 후 오존층에서 국지적인 구멍이 발견되었다고 합니다. 이 구멍은 발사 후 빠르게 회복되어서 적어도 당시까지는 그다지 큰 위협으로 여겨지지 않았지만, 우주왕복선에서 배출되는 산화 알루미늄의 영향은 지속 연구할 필요가 있다고 이야기했죠.

아폴로 시대의 새턴 V부터, 스페이스X의 팰컨 9까지 널리 사용되는 연료 RP-1의 경우 온실 가스인 이산화탄소를 배출하는 것으로 알려져 있습니다. 아직까지는 우주 산업에서 배출되는 탄소의 양이 환경을 위협할 수준까지는 아니라고 하는데요. 우주 산업에서 사용되는 연료의 양은 항공 산업의 약 1% 정도에 불과하기 때문입니다. 로켓이 한 해에 140여 회 정도 임무를 수행하는 동안 항공기는 2천만 회 이상의 비행을 진행하니까요.

하지만 앞으로 우주 산업이 성장하고 우주 발사가 활발해지면 그 영향력은 훨씬 커질 것입니다. 2016년에 키프로스 니코시아 대학에서 팰컨 9의 발사 데이터를 통해 연구한 자료에 의하면, 로켓의 1단 스테이지에서 약 116t의 이산화탄소가 165초 동안 배출되었다고 합니다.

이산화탄소뿐 아니라 RP-1 로켓이 발사될 때 생성되는 블랙 카본(화석연료의 불완전연소로 인해 발생되는 검은 탄소 잔여물)도 문제인데요. 2019년에 런던대학, 케임브리지대학, MIT대학 연구원으로 구성된 팀이 로켓 발사 및 재진입이 대기와 미래에 미치는 영향을 조사한 연구에 따르면, 우주 관광이 상용화되고 3년이 지나면 블랙 카본 배출량이 두 배 이상 증가할 것이라고 전망했습니다.

더 큰 문제는 이러한 오염물질이 성층권까지 전달된다는 점이에요. 미국 국립해양대기청 화학 과학연구소에 따르면 매년 RP-1을 사용하는 로켓 발사가 약 1,000t의 블랙 카본을 성층권으로 배출한다고 계산했습니다. 이는 성층권 일부 온도를 변화시키고, 오존층에도 영향을 줄 수 있다고 경고합니다. 그로 인한 잠재적인 피해는 현재로써 예측할 수 없을 정도라고 말이죠.