아래 기사는 이소연 박사가 우주에서 실험했던 실험 목록을 정리한 것입니다.

그리고 이어서 우주정거장에서 할 수 있는 과학실험을 소개하겠습니다

[최초 우주인 D-8] 우주물방울쇼에 우주펜…이소연씨 어떤 실험하나

한국 최초 우주인과 함께 국제우주정거장(ISS)으로 갈 우주실험 관련 장비가 31일 러시아 우주당국의 최종 승인을 받았다. 이에 따라 한국우주인의 우주과학실험 18종은 계획대로 수행될 수 있게 됐다. 한국 우주인은 중력이 극히 약한 ISS에서 식물이 어떻게 자라는지, 물체의 무게는 어떻게 재는지 등 다양한 우주실험을 실험하게 된다.

◆18종 과학실험 인증 받아

교육과학기술부와 한국항공우주연구원은 다음달 8일 소유즈 우주선에 탑재돼 한국 최초 우주인과 함께 우주로 이송될 기초과학 실험장비 6종이 러시아 에네르기야사(ENERGIA, 소유즈 우주선 및 국제우주정거장 개발 담당기관)와 의생물학연구소(IBMP)에서 실시된 인증시험을 최종 통과했다고 31일 밝혔다.

한국 우주인은 ISS에서 기초과학실험 13종과 교육용 실험 5종을 실시하게 된다. 앞서 지난 5일에는 기초과학 실험장비 7종과 교육용 실험장비, 그리고 우주식품이 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 프로그레스(Progress) 무인화물선에 실려 ISS로 발사됐다.

이번에 인증을 받은 장비는 초파리의 유전자 변이 관찰 장비, 미세중력에서의 미세질량 측정용 우주저울 등의 실험장비와 한국우주인의 개인 휴대물품이다. 이 장비들은 다음달 2일부터 카자흐스탄 우주기지에서 탑재검사와 소독과정을 거쳐 소유즈 우주선에 최종 탑재될 예정이다. 이 중 생물 관련 실험장비는 생물이 받는 스트레스를 최소화하기 위해 발사 약 8시간 전에 가장 늦게 탑재된다.

◆초파리에서 우주식물까지

 이소연씨는 공모를 거쳐 선정한 13개의 전문 과학실험(기초과학·응용산업)과 5개의 교육 과학실험을 실시한다. 우선 미세중력 하에서 신체변화를 보는 실험이 있다. 등고선 카메라로 얼굴이 붓는지를 확인하고, 안압을 측정한다. ISS 소음문제 해결을 위한 실험도 신체와 관련돼 있다.

다음은 생물실험이다. 식물이나 종자의 발아생장, 초파리의 중력반응, 미생물 생장 실험 등이다. 이밖에 수많은 구멍이 나있는 제올라이트 합성과 결정 성장 연구, 무중력 상태에서의 금속-유기 다공정 물질의 결정 성장 같은 신소재 실험과, 한반도 황사 측정, 우주 번개 관찰, 차세대 메모리소자 실증 실험, 우주저울 실험 등 종류도 다양하다.

정부는 우주라는 극한상황에서 이뤄진 과학실험 결과가 기초과학 발전에 도움을 줄 뿐 아니라 신소재 개발 등으로 응용가치도 높다고 보고 있다. 그러나 1회성 실험으로 과연 얼마만큼의 효과가 있을지 의문을 품는 사람이 많다. 우주전문가들은 우주저울처럼 실제 우주탐사에 응용될 장비가 아닌 다음에야 획기적인 성과를 기대하기 어렵다는 입장이다.

◆우주서 펼쳐질 물방울 쇼

한국 우주인 사업은 자라나는 청소년들에게 우주에 대한 꿈을 키워주기 위한 목적이 크다. 따라서 기초과학실험보다는 단순한 교육과학실험에 더 큰 의미를 두는 사람들이 많다.

가장 신기한 볼거리는 우주에서 펼쳐지는 물방울 쇼다. ISS에서 주사기로 물을 조금씩 밀어내면 중력이 거의 없기 때문에 물은 흘러 떨어지거나 흩어지지 않고 공중에 속이 꽉 찬 공 형태가 된다. 다시 주사기를 물 공에 찔러 넣어 공기를 넣으면 물 안에 빈 공간이 생긴다. 여기에 다시 주사기로 물을 넣어 물 공 안의 물 공을 만들 수 있다.

우주펜도 눈여겨볼 만 하다. 우주에서는 중력이 없어서 잉크가 아래로 나오지 않아 펜이 잘 써지지 않는다. 그러나 교육용 실험을 위해 만든 우주펜은 볼펜심 뒤에 바람을 넣은 풍선을 달았다. 풍선의 공기 압력으로 잉크가 밀려나오도록 한 것이다.

우주펜에 대해서는 재미있는 일화가 있다. 미국과 구소련의 우주경쟁 과정에서 미국은 엄청난 노력을 들여 압력장치로 잉크를 밀어내는 우주펜을 만들었다. 그런데 우주펜을 자랑하자 소련 우주인은 “우린 그냥 연필을 써요”라고 말해 미국 우주인을 머쓱하게 만들었다는 얘기가 전해진다.

◆한국인 우주인은 우주실험 전문가?

 항공우주연구원은 우주인이 크게 우주선을 조종하는 ‘선장 및 우주비행사(commander & pilot)’와 우주선 시스템을 조작하는 ‘임무전무가(mission specialist)’, 특정한 임무를 가지고 우주비행에 참여하는 ‘우주실험 전문가(payload specialist)’, 그리고 정부차원이 아닌 개인 자격으로 우주비행을 하는 ‘상업적 사용자 및 관광객(commercial users & toursit)’로 나뉘는데 한국 우주인은 이 중 우주실험 전문가라고 밝히고 있다.

 그러나 이런 분류는 다소 주관적이다. 우주인 분류 규정은 공식적으로 존재하지 않는다. 다만 미국과 러시아는 우주인의 역할에 따라 비공식적으로 선장과 파일럿, 임무 전문가, 화물 전문가, 비행 엔지니어 등으로 나누고 있다. 한국 우주인처럼 미국과 러시아의 정식 우주 임무에 참여하지 않는 우주인은 통상 ‘우주 비행 참여 우주인’으로 분류된다. 따라서 한국 우주인은 우주 비행 참여 우주인으로 보는 게 합당하다고 전문가들은 보고 있다.

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우주정거장에서 할 수 있는 실험들

실험 : ⑴ 쵸코파이 진공 실험

① 초코파이를 진공실험장치 통 속에 넣고 피스톤을 왕복시킨 후 진공실험장치 속에 서 일어나는 현상을 관찰해보자. 그리고 진공실험장치 뚜껑의 push(누름)버튼을 누른 후에 나타나는 현상을 관찰해보자.
② 투명플라스틱컵에 든 사이다를 진공실험장치 통 속에 넣고 피스톤을 왕복시킨 후 진공실험장치 속에서 일어나는 현상을 관찰해보자. 그리고 진공실험장치 뚜껑의 push(누름)버튼을 누른 후에 나타나는 현상을 관찰해보자.
③ 고무풍선을 진공실험장치 통 속에 넣고 피스톤을 왕복시킨 후 진공실험장치 속에 서 일어나는 현상을 관찰해보자. 그리고 진공실험장치 뚜껑의 push(누름)버튼을 누 른 후에 나타나는 현상을 관찰해보자.

혹시 보일의 법칙이라고 들어보셨나요? 보일이란 과학자가 알아낸 사실입니다. 기체의 부피는 압력에 반비례한다는 것입니다.
즉, P(압력) x V(부피) = 일정(온도가 일정할 때)
진공상태에서는 압력이 줄어든 상태이므로 부피가 늘어나게 됩니다.
특히 쵸코파이 중 하얀 크림 부분은 기공이 많습니다. 이 곳의 공기의 부피가 늘어나게 되면서 쵸코 파이 크기가 커진 것입니다.
물론 먹을 수 있습니다. 그러나 그렇게 공기가 희박한 곳에서 사람이 숨을 쉴 수 없는 것이 문제일 것입니다.

⑵ 국제우주정거장에서 실험한 나비의 무중력 부화실험

나비가 우주 공간 무중력 상태에서 태어났다. 우주 공간에서 유충과 번데기 단계 거쳐 나비로 성장한 것은 이번이 첫 번째 사례라고 2일 미국 MSNBC는 설명했다.

‘작은 멋쟁이 나비’ 유충은 우주 왕복선에 실려 국제우주정거장에 도착했으며 11월 24일 번데기를 형성했고 30일 나비가 그 모습을 드러냈다. 미국국립 우주생물의학연구소((NSBRI))가 공개한 동영상에서는 번데기가 중력이 미미한 우주 공간에서 자유롭게 떠다니는 모습도 볼 수 있다. NSBRI는 교육적 목적을 위해 관련 정보와 동영상을 공개했다.

⑶ 회사 실험 프로젝트

SEOUL, Korea (AVING) -- <Visual News> 한국와콤(대표 서석건, www.wacomkorea.com)의 펜 태블릿 제품인 '인튜어스3(Intuos3)'가 우주정거장에서 시행된 공간 측정 실험 프로젝트에 활용됐다.

회사측에 따르면, '와콤 인튜어스3'이 '3D 스페이스(3D Space) 프로젝트'로 알려진 우주비행사들이 국제 우주 정거장(ISS)에서 머무는 동안 거리 및 면적 측정 방식을 분석하는 실험에 활용됐다.

'3D 스페이스 프로젝트'는 우주비행사들의 주변 환경에 대한 주관적인 묘사의 변화를 측정하는 실험이다.

'인튜어스3'는 전문가용 펜 태블릿 제품으로, 5,080 lpi의 고해상도와 1,024 단계까지 압력을 감지한다. 또 60도까지 기울기 각도를 인식하는 태블릿 펜과 지우개 등 전문가들이 섬세한 표현 하나하나를 구현할 수 있도록 지원한다.

한편, '인튜어스3'는 CNES에 의해 우주공간에서 사용 자격을 획득한 바 있다.

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