더 나은 유인 화성 탐사용 우주복을 어떻게 만들까 | 엘리슨 엔더슨(Allison Anderson) | TEDxMileHigh

우주복은 지금까지 성취한 가장 위대한 기술 공학 업적 중 하나입니다. 하지만 여러분은 우주복에 의해 우주 비행사들이 심각한 부상을 입는다는 것을 알고 계십니까? 멍, 접지름, 신경 조임, 손톱 빠짐뿐만 아니라 심지어 회전근개 파열까지 발생합니다. 우주 비행사를 안전하고 성공적으로 화성에 보내려면, 우리는 먼저 이 상징적인 우주복을 다시 디자인해야 합니다. 항공우주 엔지니어 앨리슨 앤더슨이 우리에게 방법을 보여줄 것입니다.

앨리슨 앤더슨 박사는 콜로라도 대학교 볼더 스메드 항공우주공학부 조교수이자 통합 생리학 부교수입니다. 그녀의 연구는 화성에서 인류가 임무를 수행할 수 있게 하는 것을 목표로 해서, 항공우주 생물 의공학과 극한 환경에서의 인간 생리학에 초점을 맞추고 있습니다. 그녀는 MIT에서 박사학위를 받았고, 국립우주생물과학원에서 박사 후 펠로우쉽을 받았습니다. 그녀는 미주리 시골의 농장에서 자랐고 다섯 명 중 넷째이며 현재 조종 면허가 있습니다.

이 강연은 TED의 형식에 맞춰 별도로 개최된 지역 TEDx 행사에서 발표되었습니다. 더 자세한 내용을 알고 싶으시면 https://www.ted.com/tedx를 방문해 주세요.

50년 전 7월에,

인류는 처음으로 달에 착륙합니다.

이 일은 우리가 우리 행성에 대해
어떻게 생각하는지를 재정립하였습니다.

여러분이 달이나 우주를
걷는 사람들을 볼 때마다

그들은 우주복을 입고 있었을 것입니다.

우주복은 인류의 한 부분을 상징합니다.

불가능하다고 생각했던 일을
탐험하고 이뤄내는 것이죠.

우주복은 단순한 의복이 아니라

지금까지 이룩한 가장 위대한

기술 공학 업적 중 하나입니다.

우주복은 생명 유지를 위해
우주선과 같은 기능을 합니다.

입고 다닐 수 있다는 점만 빼고요.

하지만 얼마나 발전했는지 여부를 떠나서

우주복은 아주 위험한 장비입니다.

보기만 해서는 알 수 없지만

우주비행사들은 우주복으로
인해 부상을 입습니다.

멍, 접지름, 신경 조임뿐만 아니라

손톱도 빠집니다.

우주 비행사 23명은 회전근개 파열 등

부상으로 어깨 수술을 받아야 했습니다.

달이나 화성에서 이런 일이 생긴다면

임무를 망칠 수도 있습니다.

결론적으로 우주복을 개선시키는 일은

인류가 우주 탐험을 하는 데
가장 큰 장벽입니다.

아무도 얘기하지는 않지만요.

저는 과학 발전을 위한
가장 중요한 일들 중 하나는

인류를 화성에 보내는 거라 생각합니다.

우리는 로봇 탐험으로
많은 것을 배웠지만

매우 제한적입니다.

한 사람이 그 행성 표면에서

태양계가 어떻게 형성되었는지 혹은

어쩌면 생명이 어떻게 시작되었는지
역사를 밝혀낼 수도 있을 것입니다.

사람을 화성에 보내기
위해선 수조 원이 듭니다.

하지만 단순히 거주구역 안에 있으려
화성에 가려는 것은 아니죠.

우주비행사들은 이 우주복을
입고 탐험을 할 것입니다.

아주 오랫 동안이요.

현재 나사의 계획으로는

다섯 명을 500일 동안 보낸다면

한 번의 임무 동안 천 번 정도
외부 작업을 할 것입니다.

비교해 본다면

우리는 400번 정도
외부 작업을 했습니다.

인류 우주 비행의 전 역사 동안에요.

말도 안 되는 격차인 거죠.

우리가 이것을 하려면,
저는 하리라고 믿는데,

우주복을 근본적으로
재정립할 필요가 있습니다.

저는 초등학교 3학년 때 우주 탐험에
관심을 갖기 시작했습니다.

선생님이 우주 비행사들에
대해 얘기해 주신 날이었죠.

그때 저는 처음으로 사람들이

거기에 갈 수 있다는 것을 알았습니다.

이후 유인 우주 비행은
제 삶의 열정이 되었습니다.

하지만 우주비행사들이 우주복 안에서
움직이는 것이 얼마나 힘든지

겨우 이해하기 시작한 건

대학원에 들어 갔을 때였습니다.

우주복은 산소를 가압해
사람이 숨을 쉴 수 있게 해주지만

압력은 우주복을
뻣뻣하고 굳게 만듭니다.

풍선으로 만든 동물을 생각해 보세요.

풍선을 구부리면

제 모양으로 되돌아오려 합니다.

기술자들은 이 문제를 해결하기 위해

우주복의 관절 부분에
주름과 베어링을 넣었지만

여전히 사람들은 부자연스럽고

어색하게 움직여야 했습니다.

우주복 안에서 움직이기 위해선

먼저 우주복에 몸이
닿을 때까지 움직이고

그런 다음에야 우주복이
움직이기 시작합니다.

이런 식으로 그냥 손을 뻗어
머리를 만질 수는 없는 거죠.

대신 우주비행사들은 어깨를 돌린 다음

팔꿈치를 접어야 그들의
헬멧을 만질 수 있습니다.

여기 지구에서도 어떻게
하는지 기억하기 힘든데

우주선 밖에서라면 말할 것도 없죠.

시속 27,000km로 움직이거든요.

치수 또한 중요한 문제입니다.

2019년 3월에

나사는 여성으로만 꾸린 최초의
외부 작업을 취소해야 했습니다.

준비한 우주복이 여성 승무원들에게
맞지 않았기 때문이었습니다.

크기가 맞는 다른 우주복을
마련해서 궤도로 올려보내기에는

시간이 너무 많이 들었을 것입니다.

따라서 압력과 치수가 우주 비행사들이

우주복 안에서 일할 때마다
다치는 이유입니다.

그렇기 때문에 저는 더 나은 우주복을
설계하기 위해 제 경력을 바쳤습니다.

첫 단계는 우주복을 입고 있을 때

사람들이 어떻게 움직이는지
이해하는 것이었습니다.

그냥 안을 보기만 해선

우주비행사들이 왜, 어떻게
다치는지 알 수 없습니다.

그래서 저는 대학에서 학생들과 함께

착용 가능한 센서를
개발해서 우주복 안에서

어떻게 움직이고 상호 작용할 수
있는지 측정하려 하고 있습니다.

이 자료로

우주복이 편안한지 부상을 초래할지
예측할 수 있기를 바랍니다.

몇백 번을 입은 후에요.

인류가 화성 표면에 첫발을 디딜 때

첫 번째로 땅에 닿는 것은
신발일 것입니다.

아폴로 우주비행사들이
1972년에 달을 떠난 후로는

우주비행사들은 우주복을
입고 걸을 필요가 없었습니다.

신발 또한 여압되기 때문에 발은
그 안에서 고정되어 있지 않습니다.

마치 몇 치수가 큰 등산화를
신고 있는 것과 비슷합니다.

걸을 때마다 발뒤꿈치가
뒤에서 들어 올려지면서

물집, 기력 낭비와 어색한
동작을 야기시킵니다.

문제는

등산 중에 물집이 생기면

그냥 안 좋은 등산일 뿐이지만

화성 표면에 있을 때 물집이 생기면

임무를 수행하기가 어렵습니다.

훨씬 더 고통스러울 수도 있고요.

한 우주 비행사가 신발 문제가 있었는데

칼에 베인 듯한 고통을
느꼈다고 얘기했습니다.

더 나은 우주복 신발을 설계하기 위해

제 학생, 아비는 4차원
동작 포착 시스템을 만들어서

걸을 때 발 모양을 측정했습니다.

이 자료로

발에 맞는 신발을 재설계해서

우주비행사가 더 멀리 탐험할
수 있도록 할 계획입니다.

하지만 화성 탐사용 우주복을
정말로 혁신하고 싶다면

지금과는 근본적으로 다른 방식으로
신체를 보호해야 합니다.

저는 화성을 위한 우주복의 해결책은

피부 밀착 탄성 개념에
있다고 생각합니다.

1960년대에 폴 웹 박사가
처음 제안한 것이죠.

이것은 기계적인 역압이라는 개념으로

부풀린 형태의 의복을
사용해 압력을 가하는 대신

의복 자체가 신체를 압박하는 것입니다.

하지만 안타깝게도 이 우주복은
호응을 얻지 못했습니다.

겨드랑이같이 복잡한 몸의 형태에

압력을 가하기 쉽지 않았기 때문입니다.

제가 대학원생일 때 지도교수님은
저를 이탈리아로 보내서

오토바이 경주용 의복을 만드는 회사인
다이아니지와 함께 일하라고 했습니다.

데이비드는 저에게 말했습니다.

“이 사람들은 네가 만날
최고의 디자이너일 거야.

네 기술 공학능력과 그들의
디자인 능력을 이용해

기계적 역압 우주복의 시제품을
만들어 보길 바란다.”

그래서 저는 이탈리아로 갔죠.

그 여름은 엔지니어로서

제게 가장 창의적이고
영감을 주는 경험이였습니다.

스테파노와 저는 매일 새로운
우주복 표본을 만들어서

시험하고 설계를 바꾸곤 했죠.

기계적 역압 우주복에 가까워졌지만

우주비행에 적합한 우주복이라고
하기엔 아직 거리가 멀었습니다.

그 이후 저는 MIT,

미네소타 대학,

호주 로얄 멜버른 공과대학,

데이비드 클락 회사
그리고 나사에 있는 팀과

이런 설계 문제를 계속 연구했습니다.

현재 제 실험실에선

우주복에 어떻게 기계적 역압을

이용할지 계속 연구하고 있습니다.

기계적 역압이나 기체 압력,

둘 중 하나를 선택하는 대신에

두 가지를 같이 할 수는 없을까요?

만약 설계 문제를 반으로 나눠

예를 들어 50% 압력은

촘촘한 탄성 피복층으로,

나머지 50%는 지금처럼 전통적인
가압 우주복으로 압력을 가한다면,

우주비행사를 보호하는 우주복은

덜 뻣뻣하고 굳을 뿐만 아니라

이중성을 통해 더 안전해 질 것입니다.

그리고 그런 우주복은 인류가

화성에 갈 수 있게 해줄 것입니다.

저는 제가 죽기 전에
인류가 화성에 가는 것을

볼 수 있는 행운을
누리게 될 거라 믿습니다.

하지만 그 정도의 임무를
가치있게 만들려면

우주 비행사들의 안전을
보장해야 합니다.

그들이 탐험하고 연구할 수
있게 해야 합니다.

몇 날 며칠 계속해서요.

이제는 상징적인 우주복의

새로운 디자인을 생각해야 할 때입니다.

감사합니다.

(박수)