인류가 처음으로 우주에 위성을 올린 것은 1957년이었다. 이후 70년이 채 되지 않은 시간 동안 우주 개발은 국가 안보, 통신 시장, 과학 연구의 3대 축을 중심으로 폭발적으로 확대됐다. 현재까지 궤도에 진입한 인공위성의 누적 발사 수는 약 1만 5천 기를 넘어선 것으로 추정된다.

이 중 대부분은 저지구궤도(LEO)와 지구 동기궤도(GEO)에 자리 잡았고, 통신·항법·정찰·지구관측·천문연구 등 특정 임무를 수행해 왔다. 하지만 임무가 종료된 위성의 상당수는 궤도 밖으로 안전하게 제거되지 못했다.

대표적으로 러시아의 Roscosmos와 미국의 NASA가 경쟁하며 올린 중대형 위성들 중 일부는 수명이 끝난 후에도 여전히 지귀 궤도를 떠돌고 있다. 여기에 2007년 중국이 자국 위성을 요격 실험으로 파괴한 사건에서 비롯된 3천 개 이상의 파편까지 더해지면서, 궤도 환경은 점차 통제가 어려운 밀도로 채워졌다.

 

우주쓰레기의 스펙트럼: 죽은 위성과 파편의 군집

우주쓰레기 문제의 핵심은 단순 ‘개체 수’가 아니라 ‘충돌 파생 연쇄효과’다. 작동을 멈춘 위성, 충돌로 터져 나온 위성 파편, 연료 탱크와 볼트 조각, 로켓 1·2단 분리체 등이 한 번의 충돌만으로 기하급수적 쓰레기 확산을 유발한다.

2009년 실제로 러시아의 퇴역 위성 코스모스 2251과 미국의 이리듐 33이 궤도에서 정면 충돌했다. 이 사건으로 두 위성이 모두 파괴됐고, 2천 개가 넘는 새로운 파편이 궤도에 추가됐다.

이처럼 한 개의 위성 장애가 수천 개의 파편 리스크로 전환되는 구조는 현재진행형이다. 미국의 우주군은 현재 10cm 이상 크기의 파편 3만 개 이상을 추적하지만, 1cm 미만 파편은 수백만 조각에 이를 것으로 본다.

 

지상 추락이 드물었던 이유 – 대부분이 불타서…

인공위성 잔해가 지상에 직접 추락해 대형 피해를 일으킨 사례는 거의 없다. 대다수는 대기권 진입 과정에서 소멸하기 때문이다.

그러나 예외는 존재한다. 1979년 미국의 우주정거장 스카이랩이 호주 서부 사막 지역에 파편을 떨어뜨린 사건이 대표적이다. 인명 피해는 없었지만, 제어 불능 상태의 대형 우주체가 지상을 타격할 수 있다는 경각심을 세계에 남겼다.

2021년 중국의 Long March 5B core stage가 대기권에 불규칙 재진입하면서 인도양 인근 지역에 잔해가 낙하한 사건도 국제사회의 비판을 받았다. 예상 경로 대비 수천 km의 편차가 발생했기 때문에 ‘다음은 도심이 될 수 있다’는 시나리오가 현실로 언급되기 시작했다.

 

재진입 리스크의 새로운 차원 – 궤도 핵실험과 방사능 파편 우려

현재 궤도에 있는 위성이나 로켓 단계체들은 방사성 반응을 일으키는 핵연료 기반 구조는 극히 일부에 한정되지만, 일부 국가 연구 위성 및 우주탐사선은 원자력 배터리(RTG)를 사용한다.

지구 대기권에 이러한 구조가 통제 없이 낙하할 경우, 우주 방사능 물질이 상층 대기 및 지상에 확산될 가능성을 완전히 배제할 수 없다.

과거 소련이 발사한 코스모스 954는 1978년 캐나다 북부에 재진입하며 실제 방사성 물질 오염을 일으켰다. 전례가 존재하기 때문에, 중국의 위성 해체 실험이나 로켓 불규칙 재진입이 단순 충돌 리스크를 넘어 환경 방사능 위기로 전환될 가능성이 있다는 우려가 학계에서 제기된다.

 

충돌은 곧 군집 폭발 – 케슬러 신드롬의 현실적 확률

우주쓰레기 담론에서 빠지지 않는 개념이 케슬러 신드롬이다. 한 번의 충돌로 생성된 파편이 다른 위성과 부딪혀 추가 폭발을 이어가며, 궤도 전 영역이 ‘자기파괴 파편장의 구름’으로 잠기는 시나리오다.

이 개념은 이론으로 시작했지만, 이제 궤도 밀도가 높아지면서 국제기관 보고서에서 ‘낮은 확률의 가설’이 아니라 ‘중장기 산업 리스크 항목’으로 관리되고 있다.

 

스타링크 군집이 만든 과학계의 반발

최근 가장 논쟁적인 주체는 스페이스X가 주도하는 거대 위성 군집, 즉 스타링크다.

2025년 기준 전체 궤도 위성의 절반 이상이 스타링크 플랫폼 위성으로 채워지며, 천문 연구 관측 이미지에 직선형 빛 간섭(트레일)이 포착되기 시작했다.

학계는 강하게 반발했다. 미국 천문학회(AAS)와 국제천문연맹(IAU)은 스타링크가 천체 이미지를 오염시키며 심우주 관측 데이터를 체계적으로 훼손하고 있다고 성명을 냈다.

이에 대한 항의는 위성 반사도 조절, 궤도 배치 높이 조정, 천문 관측 시간대 비행각 회피 요청 등 구체적 요구로 이어졌다.

 

스페이스X의 대응 – ‘빛을 줄이고, 떨어지는 위성을 설계에 포함’

스페이스X는 문제를 일부 수용했다. 위성 표면에 저반사 코팅을 도입하고, ‘VisorSat’이라는 차광막 구조를 일부 위성에 적용했다. 또한 위성에 자체 궤도 회피 추진 기능을 탑재하여 다른 위성과의 충돌 가능성을 낮추고 있다. 더 중요한 대응은 ‘저궤도 운영 정책’이다. 스타링크 위성은 연료 고갈 또는 고장 시 자연스러운 하강 궤도로 빠르게 재진입해 소멸하도록 설계되어 있으며, 궤도 잔류 시간을 최소화한다.

 

반복되는 대형 우주체의 불안 – ‘낙하 예측의 정치학’

중국 국가우주국(CNSA)의 위성 해체 실험과 로켓 단계 불규칙 재진입 사건은 다른 국가들과 다른 차원의 공포를 만들고 있는데 이는 곧 투명성의 문제로 직결된다.

미국은 위성·로켓 단계 낙하 예측과 데이터를 조기 공개하지만, 중국은 군사 프로젝트 비중이 높고 관련 정보를 제한적으로 관리하기 때문에, 동일 밀도의 충돌 리스크라 해도 ‘신뢰도 리스크’까지 동시에 작동한다.

즉, 기술 리스크가 정치 리스크로 치환되는 구조가 발생한다.

 

ISS의 폐기 수순이 가져올 질문

국제우주정거장 ISS도 폐기 절차를 예고한 상태다. NASA와 파트너국 공조로 2030년경 고의 재진입을 유도하여 바다에 안전 낙하시킬 계획이지만, 이 또한 ‘제어 실패 가능성 0%’는 아니다.

2021년 중국 로켓 단계 재진입 논란이 있었던 만큼, ISS 폐기 과정은 향후 10년 우주 리스크 담론의 분수령이 될 전망이다.

 

위성 감시와 추락경보 – 궤도를 지키는 지상의 통제망

오늘의 우주 안전은 우주에 떠 있는 인공위성보다, 그것을 정확하게 감시하는 지상 네트워크의 밀도와 투명성에 의해 좌우된다. 현재 지구 궤도 감시와 충돌·추락 경보를 수행하는 핵심 기관들은 각국 정부·국제기구·민간 추적망으로 구성된 다층 구조를 형성하고 있다.

미국의 군사 우주 감시 총괄은 United States Space Command가 수행하며, 실시간 궤도 파편 추적 데이터는 Space-Track.org를 통해 국제 학계와 산업계에 공개된다. 유엔 차원의 국제 우주 지속가능성 가이드라인은 United Nations Office for Outer Space Affairs가 조정한다.

유럽 지역은 ESA Space Debris Office가 위성 간 충돌 회피 권고와 궤도 잔해 분석을 수행하고, 일본은 JAXA Space Debris Monitor를 통해 저궤도 파편 감시와 제거기술 실험을 병행한다.

민간 차원에서는 궤도 추적과 재진입 예측을 전문으로 하는 LeoLabs, 전 세계 지상 망원경 관찰 기반 감시를 수행하는 ExoAnalytic Solutions이 중요한 보조 데이터를 공급한다.

이 기관들은 대형 파편(10cm 이상)부터 수 km 길이의 로켓 단계체까지 탐지하고, 지구 재진입 시점과 낙하 위험 범위를 수일~수시간 전부터 경고한다. 그러나 이 체계가 완벽하다는 의미는 아니다. 궤도에서 가장 위험한 것은 감지되는 3만 개의 큰 파편이 아니라, 감지되지 않는 수백만 개의 소형 파편이다.

 

감시망이 부재할 때의 리스크 – ‘예측 불가’가 만든 충돌의 정치학

이처럼 우주 상황 인식(Space Situational Awareness, SSA)은 우주 안전 체계의 기둥이지만, 일부 국가나 민간 우주 프로젝트는 충분한 관리체계 없이 위성을 올린다. 이 경우 리스크는 3단계로 확산된다:

충돌 회피 불가: 궤도 조정 권고를 받을 기관이 없으면, 위성은 궤도를 ‘알아서’ 돌다 충돌 위험 장에 방치된다.

재진입 예측 불능: 낙하 예상 지역을 산정할 데이터가 없으면, 대형 위성 잔해는 바다 대신 도심 상공 재진입 가능성을 내포한다.

정치적 신뢰 리스크: 기술 리스크를 예측할 수 없다는 사실 자체가 외교적 갈등을 만든다.

2007년 중국의 위성 요격 실험이 국제사회에서 특히 큰 비판을 받은 이유도 바로 이것이다. 파편 생성 자체의 위험보다, 생성 이후 경로 예측과 경보 체계가 충분히 투명하게 공유되지 않았다는 점이 리스크 담론을 안보 충돌 수준으로 끌어올렸다.

이러한 상황이 지속되면 자연 재진입을 유도한 ‘안전 폐기 설계’보다, 국제 추락예보 신뢰도가 더 큰 논쟁거리가 된다.

 

경보의 의미 – ‘떨어질 때 알려주는 시스템’이 아니라 ‘충돌 전 통제권 확보’

위성 감시 기관의 역할은 단순히 “추락하면 경고하는 것”이 아니다. 충돌하기 전에 위성에게 조정할 시간을 주고, 사고 이후 리스크를 통제 가능 범위로 제한하는 것이다.

이 경보가 없으면 우주쓰레기의 연쇄 충돌은 우주 임무 실패 → 추가 파편 생성 → 제어 불능 재진입 → 환경·안보·과학 리스크의 동시 폭발로 이어진다. 이것이 전문가들이 말하는 가장 근본적 위성 리스크다.

 

쓰레기를 잡는 위성보다 ‘쓰레기를 만들지 않는 제도’가 먼저

일본의 우주항공연구개발기구(JAXA), 유럽우주국(ESA), 미국 등은 우주 파편 제거 기술(그물, 로봇팔, 레이저, 자기포획 등)을 개발 중이다. 하지만 전문가들의 공통된 결론은 제거 기술보다 쓰레기 생성 억제 제도가 우선이라는 점이다.

현재 가장 필요한 것은 위성 임무 종료 후 강제 하강 및 폐기 규정, 로켓 단계 재진입 경로 투명 공개, 대형 위성 군집 발사 시 천문 연구 영향평가 의무화, 그리고 국제적 환경 영향 보고 체계라고 할 수 있다.

비상장 기업의 지갑 생성이 합리적인 이유도, 국가의 위성 발사가 위험한 이유도, 결국 기준은 이득의 크기가 아니라 리스크의 통제 가능성이다.

우주쓰레기 문제는 이제 환경 담론을 넘어 지구 관측 데이터, 안보 정찰 효율, 천문학 연구 순수성, 산업 규제 투명성의 총체적 충돌 영역이 됐다.

궤도 위의 그림자는 점점 커지고 있다. 하지만 답은 우주에 있는 것이 아니라, 지구의 법과 제도, 기술의 설계 철학, 학계와 산업이 충돌을 조정하는 방식에 있다.

 

참고자료

NASA Orbital Debris Program Office
European Space Agency
Japan Aerospace Exploration Agency
Space Debris
Kessler Syndrome
중국 2007 위성 요격실험(FY-1C) 사건 분석 위키
Skylab 1979 재진입 및 파편 낙하 사건 기록
Iridium 33 – Cosmos 2251 충돌 사건 보고서
Starlink 광간섭 및 천문학계 항의 관련 논문
ISS 향후 폐기 및 통제하 재진입 계획 개요
위성 충돌·추락 및 RTG 방사성 오염 전례(Cosmos 954, 1978) 분석
Starlink 광간섭이 미치는 천문관측 영향 연구
국제 SSA 체계와 충돌 회피 의무에 관한 우주 지속가능성 정책 보고서

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