우주 - 똥 처리 방법? ISS 우주인들은 대변과 소변 어떻게 처리? 재활용은 가능한가?

우주에서의 배설물 처리는.... 극악의 기술을 요구

우주에서의 배설물 처리는 중력의 부재로 인해 지구에서보다 훨씬 복잡하고 독특한 방법을 요구합니다. 이 글에서는 국제우주정거장(ISS) 및 심우주 탐사 임무에서 사용되는 주요 배설물 처리 시스템, 재활용 기술, 위생 유지 방안, 자원 활용 방법을 깊이 있게 다루며, 우주인들이 장기적으로 생존할 수 있는 필수 시스템을 설명하겠습니다.

 

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1. 우주 화장실 시스템: 무중력 환경에서의 설계

ISS의 화장실 시스템 구조와 원리

국제우주정거장에 설치된 화장실은 지구와는 매우 다르게 작동합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

• 진공 흡입 시스템: 무중력 상태에서 대소변이 떠다니지 않도록, 특수한 진공 흡입 장치를 통해 대소변을 신속히 흡입하여 처리합니다.
• 분리형 수집 시스템: 소변과 대변을 각각 별도의 시스템으로 수집합니다. 소변은 깔때기 모양의 수집 장치를 통해 흡수되며, 대변은 밀폐된 변기에 수집됩니다.
• 처리 및 재활용 시스템: 소변은 정화 과정을 거쳐 물로 재활용되며, 대변은 비닐봉지에 밀봉되어 보관 후 지구 대기권에서 소각 처리됩니다. 이러한 처리 방식을 통해 오염 가능성을 최소화하고 위생적인 상태를 유지합니다.

https://www.youtube.com/watch?v=mjSokNfHyVc

[과학 한스푼] 우주인은 화장실을 어떻게 갈까?..."소변 한 방울까지 정화"

 

 

 

정화 기술: 물의 재활용

소변 재활용 시스템은 다음과 같은 주요 단계로 작동합니다:

1. 진공 흡입 수집: 소변은 진공 상태에서 수집되어 폐기물 탱크로 이동합니다.
2. 소변처리장치(UPA): 소변을 진공 증류하여 물과 염수로 나눕니다.
3. 염분 처리 장치(BPA): 소변 염수에서 남은 미량의 물을 추출하여 자원을 최대한 활용합니다.
4. 고성능 필터링: 다양한 필터를 통해 물에서 오염물질을 제거하고 깨끗한 수증기를 추출합니다.
5. 물 회수 시스템(WPA): 포집된 수증기를 정화하여 식수와 생활 용수로 재활용합니다.

이 과정을 통해 NASA의 최신 기술로 소변의 98%까지 재활용할 수 있으며, 이는 자원 부족 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

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2. 우주복 내 배설물 처리: 우주선 외부 활동에서의 생존

우주인들이 우주선 외부에서 장시간 임무를 수행할 경우, 우주복 내에서 배설물을 처리해야 합니다. 이러한 목적을 위해 다음과 같은 기술이 사용됩니다:

• 특수 흡수 기저귀: 우주인들은 특수 기저귀를 착용하여 소변과 대변을 처리합니다. 이 기저귀는 수분을 최대 1000배까지 흡수할 수 있으며, 우주 탐사 시 편리하고 위생적인 방법을 제공합니다.
• 스페이스 푸프 챌린지: NASA는 "스페이스 푸프 챌린지"라는 프로그램을 통해 최대 6일 동안 사용할 수 있는 새로운 배설물 처리 시스템 개발을 추진했습니다. 이 시스템은 장기 우주 탐사에 유용할 수 있도록 효율성과 위생성을 더욱 높이는 데 초점을 맞추고 있습니다.

https://www.youtube.com/watch?v=uviGQRfMvDY

 

http://www.newsspace.kr/news/article.html?no=262

[우주AtoZ] 우주 '똥처리' 위해 대회까지?···우주화장실 가격은 '3000억'

 

 

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3. 배설물 재활용 기술: 우주에서의 자원 활용

대변의 자원화

우주 탐사에서는 자원을 최대한 재활용하는 것이 필수적입니다. 대변 재활용 기술은 주로 다음과 같은 방식으로 발전되고 있습니다:

• 미생물 기반 처리 시스템: 대변에 미생물을 섞어 토양화하고, 이를 통해 작물 재배에 활용하는 기술이 개발되었습니다. 이러한 방식으로 재배된 식물은 토마토, 감자 등 다양한 작물을 포함하며, 영화 '마션'에서 묘사된 것처럼 실제 사례로 발전되고 있습니다.
• 비료 및 물 자원화: 우주에서는 대변을 건조시켜 물을 추출하고, 남은 잔여물을 비료로 활용하는 연구도 진행되고 있습니다. 이는 장기 탐사 임무에서 식량 자급자족을 위한 중요한 기술이 될 수 있습니다.

소변의 자원 활용

소변은 정화 후 물로 재활용되며, 이는 식수와 생활 용수로 사용됩니다. 재활용된 물은 지구의 수돗물보다 깨끗하다고 평가되며, 자원 활용의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

 

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4. 우주에서 배설물을 재활용하는 이유

1. 자원의 효율적 활용

우주 탐사에서 자원은 제한적이므로, 배설물을 재활용해 자원의 활용성을 극대화할 필요가 있습니다.

• 물 재활용: 소변을 정화해 식수로 재사용함으로써 물 공급의 필요성을 크게 줄일 수 있습니다. 이는 과학 장비와 식량을 우주선에 더 많이 실을 수 있게 합니다.
• 공간 및 무게 절감: 자원의 재활용은 탐사 장비의 무게와 공간을 줄이며, 과학 실험과 연구를 위한 공간을 더 확보할 수 있습니다.

2. 장기 우주 탐사 지원

• 자급자족 시스템: 달, 화성 등 먼 거리의 장기 탐사에서 지구로부터 보급을 기대하기 어렵기 때문에 현지 자원을 재활용하는 것이 필수적입니다.
• 생명 유지 시스템: 배설물 재활용 기술은 우주인의 생존을 위한 핵심 기술 중 하나로, 물 순환 시스템은 우주 생존에 있어 필수적입니다.

3. 과학적 연구와 발전

• 식량 재배: 인간의 배설물을 활용하여 식량을 재배하는 기술은 우주 식량 문제 해결에 기여합니다.
• 건축 자재: 연구에 따르면 사람의 혈액과 소변을 활용해 화성에서 거주지를 만드는 기술도 가능성이 있습니다.

 

https://www.youtube.com/watch?v=D7F2Hq-e_M0

우주인은 똥·오줌을 어떻게 해결할까?

 

 

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5. 우주에서의 배설물 처리 관련 문제점과 위험 요소

미생물 오염과 위생 문제

• 병원균 증식: 배설물에는 다양한 미생물이 포함되어 있어 부적절한 처리 시 유해한 박테리아와 바이러스가 증식할 위험이 있습니다.
• 교차 오염 가능성: 재활용 과정에서 장비나 우주선 내부가 오염될 수 있으므로 철저한 위생 관리가 필요합니다.

기술적 문제

• 장비 고장: 복잡한 재활용 시스템이 고장 나면 자원 부족 문제와 함께 위생 상태가 악화될 수 있습니다.
• 정화 필터의 효율성: 필터가 제대로 작동하지 않으면 불순물이 남아 건강에 위협을 줄 수 있습니다.

화학적 위험

• 유해 물질 생성 가능성: 재활용 과정에서 예상치 못한 화학 반응으로 유해 물질이 생성될 수 있습니다.
• 약물 잔류물 문제: 우주인들이 복용한 약물의 잔류물이 순환되며, 재활용 과정에 영향을 미칠 수 있습니다.

심리적 영향

• 심리적 거부감: 우주인들은 재활용된 물질을 사용할 때 심리적인 거부감과 스트레스를 느낄 수 있습니다.

이러한 문제들을 해결하기 위해 NASA와 다양한 우주 기관들은 지속적으로 안전하고 효율적인 기술을 개발하고 있으며, 살균 과정과 고도의 필터링 시스템을 통해 안전성을 보장하고 있습니다.

 

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결론

우주에서의 배설물 처리는 단순한 위생 문제가 아니라, 자원 재활용과 생명 유지의 필수 요소로 자리 잡고 있습니다. 장기 우주 탐사를 위해 이러한 기술은 지속적으로 발전하고 있으며, 미래의 심우주 탐사를 위한 중요한 기술적 토대가 될 것입니다.

 

우주 - 똥 처리 방법? ISS 우주인들은 대변과 소변 어떻게 처리? 재활용은 가능한가?