[뉴스스페이스=김시민 기자, 이종화 기자] 지구에서만 사는 우리 인류에게 우주라는 공간은 항상 새롭고 미지의 영역, 동경의 대상이다. 하지만 인간이 생존하기에 극도로 적대적인 환경이다.
만약 우주복 없이 진공 상태의 우주에 노출될 경우, 엄청난 생리적, 물리적 변화가 순차적으로 발생한다. 이는 이미 학적 연구와 시뮬레이션에 기반을 둔 사실이다. 그래서 우주전문 과학자들이 더욱 더 최첨단 기술이 반영된 우주복 개발에 적극 나서는 이유이기도 하다.
우주복 없이 인간이 우주에 노출될 경우 발생하는 현상을 알아봤다.(NASA, "Human Exposure to Vacuum," NASA Technical Reports)
우선 지구의 대기압은 약 101.3 kPa(1기압)이다. 그러나 우주는 진공 상태로 기압이 0에 가깝다. 즉 갑작스러운 기압 상실로 폐에 남아 있는 공기가 팽창하며 폐가 손상될 수 있다. 호흡을 멈추고 있더라도 폐 내 산소는 진공 상태로 인해 빠르게 빠져나가게 된다. 또 6.3 kPa 이하의 기압에서는 체액이 끓기 시작한다. 이를 '임계압(Critical Pressure)'이라고 한다.
혈관 내 액체였던 혈액이 용해되며 기체에서 빠르게 기포로 변하며, 심각한 혈관 막힘(색전증)을 초래한다. 이는 뇌와 심장 등 주요 기관에 치명적인 영향을 미친다.
이 뿐만이 아니다. 우주에서의 급속한 기압 강하로 인한 체액 비등(體液沸騰) 현상인 에뷸리즘(ebullism)이 일어난다. 즉 체내 액체(혈액, 점액, 타액 등)이 정상 체온(37°C)에서도 끓기 시작한다. 이어 체내 체액의 증발로 인해 부피가 증가하며 피부 아래 조직이 팽창한다.
눈, 입, 귀의 점막 부위에서 기포가 생성된다. 피부가 팽창하지만, 인체의 결합조직은 강도가 높아 폭발하지는 않는다. NASA의 진공실 테스트에서 연구원은 "우주복이 손상된 실험자가 의식을 잃기 전, 체내 침이 끓는 것을 느꼈다"고 보고한 바 있다.
이어 산소 부족으로 인한 질식을 맞게된다. 우주는 산소가 없는 환경으로, 인간은 몇 초 안에 산소 부족(저산소증)으로 고통받기 시작하다 10초 이내 의식을 잃고, 90초 이내 뇌손상이 시작되며, 2~3분내 사망에 이른다. 우리 인간의 뇌는 산소 부족에 민감하며, 산소 공급이 차단되면 10~15초 내에 의식을 잃는다.
우주는 대기가 없어 열을 전달할 매개체(전도, 대류)가 없다. 따라서 열 전달은 복사(Radiation) 방식으로만 이루어진다. 태양빛을 직접 받는 면은 약 +120°C, 태양빛이 닿지 않는 면은 약 -120°C에 이른다.
게다가 지구 대기와 자기장이 없는 우주에서는 태양과 우주에서 오는 방사선에 직접 노출된다. 방사선의 종류에는 자외선(UV), 감마선, 고에너지 입자(양성자, 헬륨핵)등이 있다. 이로 인해 피부 화상(Solar Radiation Burn)이 단 몇 초 안에 일어나고 DNA 손상과 세포 파괴가 즉각적으로 발생해 결국 죽게된다.
결국 우주복 없이 우주 환경에 노출된 인간은 10초 이내 의식을 잃고, 90초 안에 생존 불가능한 상태에 도달한다. 이는 산소 부족, 체액의 끓음, 방사선 노출, 극한의 온도 변화가 복합적으로 작용한 결과다.
우주복의 주요 목적은 이러한 극단적인 환경에서 인체를 보호하고 생명을 유지하는 데 있으며, 우주복의 생명 유지 시스템은 산소 공급, 기압 유지, 방사선 차단, 온도 조절 기능을 통해 우주에서도 인간이 생활할 수 있도록 돕는다.
