우주 쓰레기 제거

과학(Science)/산업 (Industry)

우주 쓰레기 제거

SURPRISER - Tistory 2024. 4. 19. 07:21

0. 목차

케슬러 신드롬
우주 쓰레기 피해
'우주 쓰레기 제거' 기술 분류
임무 후 처리(PMD)
능동적 제거(ADR)
'우주 쓰레기 제거' 정책 동향
'우주 쓰레기 제거' 산업 동향
'우주 쓰레기 제거' 관련 기업

1. 케슬러 신드롬

'미국 항공우주국(NASA: National Aeronautics and Space Administration)'의 '도널드 J. 케슬러(Donald J. Kessler, 1940~)' 박사는 1978년에 지구궤도 상의 '우주 쓰레기(Space Debris)'로 인해, 인공위성이 연쇄적으로 파괴되는 '케슬러 신드롬'을 처음으로 주장하였다. '케슬러 신드롬(Kessler Syndrome)'은 지구 궤도 상의 우주 쓰레기 규모가 일정 수준에 이르게 되면, 우주 쓰레기가 인공위성 등에 부딪히면서 파편이 기하급수적으로 늘어나 연쇄적 파괴가 발생한다는 개념의 이론이다.

'우주 쓰레기(Space Debris)'란 임무 종료 또는 기능이 정지된 우주 비행체와 관련된 부속품, 충돌·파열 등으로 생성되는 파편 등과 같이 지구 주위 궤도에 존재하는 버려진 모든 인공적인 우주물체를 의미한다. 일반적으로 우주 쓰레기는 중력으로 인해 지구 대기권으로 재진입하여 연소되지만, 궤도 별로 연소 과정까지 도달하기 위해 걸리는 시간은 수십 년 ~ 수천 년에 이를 수 있다. '국제연합(UN: United Nations)'에서 제시한 가이드라인에 따르면, 고도 600km 이내의 우주쓰레기는 장시간에 걸친 대기저항으로 인하여 자연적으로 대기권에서 폐기가 가능하다. 하지만 '정지궤도(GEO: Geosynchronous Equatorial Orbit)'를 포함하여 고고도에 있는 우주 쓰레기는 장시간 동안 제거되지 않고 궤도 내에서 유영하며 우주 활동에 피해를 주거나 추가적인 우주 쓰레기를 생성할 가능성이 존재한다.

'케슬러 신드롬(Kessler Syndrom)'이 현실화될 경우, 통신·관측·항법 등 인공위성을 활용한 지상 서비스가 모두 마비될 가능성이 있다. 케슬러 신드롬은 영화 2013년에 개봉된 영화 '그래비티(Gravity)'를 통해 대중에게도 알려졌다. 영화 '그래비티(Gravity)'에서는 러시아가 자국 인공위성을 미사일로 폭파하면서 발생한 우주 쓰레기로 인해 인공위성이 연쇄 충돌하는 상황을 묘사하였다.

2. 우주 쓰레기 피해

2-1. 우주 쓰레기 충돌은 실제로 발생하고 있다.

아주 작은 우주 쓰레기와 인공위성 간의 충돌은 일상적으로 발생하고 있다. 미국의 위성 '이리듐 33(Iridium-33)'이 퇴역 후 궤도를 돌던 러시아의 위성 '코스모스 2251'과 충돌하여 파괴된 피해 사례도 있다. '지구 저궤도(LEO: Low Earth Orbit)' 상의 우주 쓰레기는 초속 7.9~11.2km로 지구 궤도를 돌고 있음에 따라, 질량이 작은 우주 쓰레기도 높은 운동에너지를 갖고 있어 큰 충격량을 발생한다.

현재 기술로 추적이 가능한 우주 쓰레기는 직경 10cm 이상의 우주 쓰레기로 제한되어 있다. 10cm보다 작은 파편은 추적에 어려움이 있어, 실제 파편의 개수는 더 많을 것으로 예상된다. 한편, 지구 궤도상의 인공위성은 우주 쓰레기와의 충돌 확률이 높아질 것이라 예측되면 회피 기동을 실시한다. 하지만 현재 기술로는 10cm보다 작은 파편 추적은 어려워, 이보다 작은 크기의 우주 쓰레기와의 충돌은 피할 수 없다. '국제 우주 정거장(ISS: International Space Station)'의 경우, 우주 쓰레기와의 충돌을 피하기 위해 2023년까지 30차례의 회피 가동을 실시하였음에도 불구하고, 작은 우주 쓰레기와의 충돌로 발생한 손상이 확인되었다. 또한 '회피 기동'은 많은 연료를 소모시켜 위성의 수명을 단축시켜, 우주쓰레기에 대한 지속 가능한 대응 방법이 아니다.

로켓·인공위성의 파편으로 발생되는 우주 쓰레기의 수는 로켓·인공위성 운용의 증가와 함께 기하급수적으로 증가하고 있다. 큰 충돌 한 번으로도 매우 많은 수의 우주 쓰레기가 발생될 수 있어 우주 쓰레기 수의 증가는 더욱 가속화될 전망이다. 하지만 이에 대한 대응으로 회피 기동은 한계가 있어, 적극적인 우주 쓰레기 제거가 필요한 실정이다. 아래는 대표적인 우주 쓰레기 발생 사례를 표로 정리한 것이다.

연도	대표 사례	발생된 파편 개수
2021년	'러시아 첩보 위성(Tselina-D)' 자체 요격 시험	1500개 이상
2019년	'인도 군용관측 위성(Microsat-R)' 자체 요격 실험	400개 이상
2009년	'미국 통신 위험(Iridium-33)'과 '러시아 군사 위성(Cosmos-2251)'간 충돌	2400개 이상
2007년	'중국 기상위성(Fengyun-1C)' 자체 요격 실험	3500개 이상

2-2. 우주 쓰레기 추락

한편, 지구로 추락하는 '우주 쓰레기(Space Debris)'에 의한 인명 피해 가능성은 극히 낮다. 우주 물체가 추락하여 사람이 맞을 확률은 1일 기준 1/10000 ~ 1/270000 수준으로서, 100년 동안 전 세계에서 1명 정도 피해를 입을 것으로 추산된다. 자연적으로 추락하거나 제거를 위해 고의로 추락시키는 우주 쓰레기가 실제 인류가 있는 곳에 추락할 시, 발생할 피해는 상당할 것으로 전망된다.

3. '우주 쓰레기 제거' 기술 분류

'우주 쓰레기(Space Debris)'는 인류의 지속적인 우주 진출과 지구 대기권 추락 및 우주 공간 활동 시 피해 등 다양한 위협이 존재하기 때문에, 이를 경감하기 위한 제거 기술을 여러 국가에서 연구개발 중이다.

우주 쓰레기 제거 방식은 크게 임무 종료 후 자체적으로 폐기 기능을 수행하는 '임무 후 처리(PMD)' 방식과 다양한 기술을 통해 우주 쓰레기를 직접 제거하는 '능동적 제거(ADR)' 방식으로 분류할 수 있다. '임무 후 처리(PMD: Post-Mission Disposal)' 방식은 일정 궤도 내에서 임무를 수행하고 있는 우주물체가 임무 종료 후 남은 연료나 기타 방법 등을 활용하여 사용 중인 궤도를 자체적으로 이탈하여, 지구 대기권 내로 '재진입(Re-Entry)'하거나 '우주 무덤(Graveyard)'으로 운반되는 방식이다. '능동적 제거(ADR: Active Debris Removal)' 방식은 '임무 후 처리(PMD)'가 되지 않았거나 '추가적인 발사', '우주물체 간의 충돌', '자체적인 폭발' 등으로 발생하게 된 우주 쓰레기를 직접 처리하기 위한 방식이다. '임무 후 처리(PMD)' 방식이 가장 보편적으로 활용되며 '능동적 제거(ADR)' 방식도 시도되고 있으나, 아직까지 실증된 사례는 소수에 그친다.

방식명			우주 쓰레기 제거 기술
임무 후 처리(PMD)	궤도 이탈		추진기관 활용 기술
			항력 증대 기술
			밧줄 활용 기술
	우주무덤 내 처리		우주무덤 내 처리
	지구 내 처리		지구 내 처리
능동적 제거(ADR)	접근 기술		랑데부(Rendezvous), 도킹(Docking)
	제거 기술	접촉식	그물(Net)
			작살(Harpoon)
			로봇 팔(Robot Arm)
			팔매질(Sling)
			자석(Magnetic)
			폐기용 부스터(Booster)
		비접촉식	레이저 빗자루(Laser Broom)
			거품(Foam)

4. 임무 후 처리(PMD)

'임무 후 처리(PMD: Post-Mission Disposal)' 방식은 일정 궤도 내에서 임무를 수행하고 있는 우주물체가 임무 종료 후 남은 연료나 기타 방법 등을 활용하여 사용 중인 궤도를 자체적으로 이탈하여, 지구 대기권 내로 '재진입(Re-Entry)'하거나 '우주 무덤(Graveyard)'으로 운반되는 방식이다. '임무 후 처리(PMD)' 방식은 크게 '궤도 이탈(Deorbit)', '무주무덤 내 처리', '지구 내 처리'로 분류할 수 있다.

4-1. 궤도 이탈(Deorbit)

약 2000km 미만의 '저궤도(LEO: Low Earth Orbit)'에 있는 우주물체가 임무 종료 후 남은 연료를 활용하거나 추진기과 활용 등으로 지구 대기권 내로 '재진입(Re-Entry)'하여 스스로 폐기되는 방법이다. '궤도 이탈(Deorbit)' 방식의 우주 쓰레기 제거 기술은 크게 '추진기관 활용 기술', '항력 증대 기술', '밧줄 활용 기술'로 나눌 수 있다.

4-1-1. 추진기관 활용 기술

'추진기관 활용 기술'은 임무가 종료된 위성 등의 잔여 추진제를 활용하여, 대기권 내로 고도를 낮추어 대기권의 마찰열에 의해 소각되도록 하는 기술이다. 비교적 여유로운 추진제를 보유한 대형 위성에서 활용하기가 용이하다. 최근에는 소형·초소형 인공위성에도 추진기관 활용 기술의 '임무 후 처리(PMD: Post-Mission Disposal)' 방식을 적용하기 위해 시도 중이다.

4-1-2. 항력 증대 기술

'항력 증대(Drag Augmentation)' 기술은 각종 기술을 활용하여 대기저항을 증가시켜 대기권에서 마찰열에 의해 소각되도록 하는 기술이다. 발생되는 '항력(Drag)'이 추진기관의 힘보다 작기 때문에 대형 위성보다는 소형 위성을 중심으로 활용되고 있으며, 우주 내에서도 여러 차례 실증을 완료하였다. '항력'이란 물체가 움직이는 방향과 반대 방향으로 작용하여 물체의 운동을 방해하는 힘으로써, 우주에서 대기 저항이 증대되면 물체의 고도가 낮아진다.

돛(Sail): 펼쳐진 돛을 활용하여 물체의 대기저항을 증가시킨다. 중국과 미국이 우주 내에서 전개에 성공하였으며, 중국에서 개발한 돛은 정상적으로 작동할 시 추후 대기권에서의 소각 과정까지 진행될 예정이다.
- NASA(미국 항공우주국): 2010년에 '미국 항공우주국(NASA: National Aeronautics and Space Administration)'는 4.5kg의 위성에 9.3m²의 돛 'Nano Sail-D'를 부착하고, 임무 종료 시 태양 돛을 전개하여 궤도를 이탈하는 기능을 우주에서 실증하여 성공적으로 전개하였다.
- 서리 대학교(University of Surrey): 2013년에 '유럽 우주국(ESA: European Space Agency)'는 영국의 '서리 대학교(University of Surrey)'를 통하여 25m²로 전개되고 700kg 위성까지 궤도이탈이 가능한 돛 'Goossamer Deorbit Sail'을 개발하였다.
- 상하이 우주선 기술 아카데미(SAST: Shanhai Academy of Spacecraft Technology): 2022년 6월에 '돛(Sail)'을 달아 제거하는 실험을 테스트하기 위해 Long March-2D Y64 운송 발사체의 캡슐에 장착하여 성공적으로 전개하였다. 제거 시스템이 정상적으로 운영될 시 300kg 캡슐은 향후 25년 이내에 지구 대기권으로 재진입하여 제거될 예정이다.
풍선(Ballon): 풍선처럼 팽창하여 물체의 '대기 저항(Airdrag)'을 증가시킨다. 미국에서 특허 출원한 기술이지만, 실제 우주 내에서의 검증은 아직 이루어지지 않았다. 2001년에 '글로벌 에어로스페이스(Global Aerospace)'사는 '저궤도(LEO)'에서 안전하고 효율적으로 우주 쓰레기를 제거하기 위한 풍선 기술을 이용한 '임무 후 처리(PMD)' 방식의 'GOLD(GOSSAMER Orbit Lowering Device)'를 개발하여 특허 출원하였으나, 실제 우주 임무를 통한 검증은 실시되지 않았다.
체적 증대(Volume Up): 용수철처럼 길게 늘어난 후 인공위성의 체적을 증대시킨다. 한국의 스타트업 '카이로 스페이스(KAIRO Space)'사에서 시도하고 있는 기술로서, 우주 내에서의 실증을 위해 2023년 5월, 누리호 3차 발사 때 함께 실려 올라간 후 정상적으로 작동하였다. 향후 '임무 후처리(PMD)' 방식을 시험할 예정이다.

4-1-3. 밧줄 활용 기술

'밧줄 활용 기술'은 탑재 장치가 소형이고 가벼워, '나노 위성(Nanosatellite)' 및 '초소형 위성' 제거 기술로 활용하기 위한 개발을 진행 중이다. 다만, 수백 m ~ 수십 km의 길이로 내려야 하기 때문에, 유영 중인 다른 우주 쓰레기에 의해 끊어질 가능성이 있다. 따라서 아직까지는 해결해야 할 부분들이 존재한다.

JAXA: 2021년에 일본의 'JAXA(The Japan Aerospace Exploration Agency)'는 일본의 우주 관련 기업 'ALE'와 공동으로 전기 역학적 방식의 '밧줄(Tether)'을 이용한 우주 쓰레기 제거 기술을 개발하기 위해 'J-SPARC(JAXA Space Innovation through Partnershipa and Co-creation)' 프로젝트를 진행하였다.

4-2. 우주 무덤 내 처리

'우주 무덤 내 처리'는 기존에 운영 중인 '정지궤도(GEO)' 대비 약 200~300km 정도를 높인 고도로 이동시켜 폐기하는 방법이다. 약 36000km에서 운영되는 '정지궤도(GEO)' 위성을 폐기하기 위해 자체적으로 남은 연료를 활용하여 이동시킨다. 지구 대기권까지 진입하기 어려운 정지궤도의 위성을 폐기하기 위한 유일한 선택지이다. '우주무덤(Graveyard)'에 진입시키기 위해서는 위성이 작동 가능해야 하고 잔여 연료도 필요하다. 우주 무덤으로의 이동은 평균적으로 '정지궤도(GEO)'에서 3개월 간 운영할 분량이 소모된다. 또한 임무 종료 전에 고장 나는 경우가 잦아, 실제로 우주 무덤 진입에 성공하는 위성은 소수에 불과하다. '정지궤도'에서 '우주 무덤'으로 폐기되는 성공률은 30% 수준이다. 그래서 우주 무덤으로 이동하지 못하고 고장 난 위성 등 정지궤도 내 우주 쓰레기를 우주무덤까지 이동시키는 방식의 '능동적 제거(ADR: Active Debris Removal)' 위성의 개발이 진행되고 있다.

중국은 2021년 12월, 우주 쓰레기 제거 실험을 위해 발사한 Shijan-21 위성을 이용하여, '정지궤도(GEO)'에 있지만 고장으로 사용이 불가능한 자체 위성 항법 시스템인 'BeiDou'를 '우주무덤'으로 이동시키는데 성공하였다.

4-3. 지구 내 처리

'지구 내 처리'는 '우주선(Spaceship)', '우주정거장(Space Station)', '인공위성(Artificial Satellite)' 등 1톤 이상의 대형 우주 쓰레기는 남은 추력을 활용하여 사람이 없거나 접근하기 어려운 지역에 떨어뜨려 제거하는 방법이다. 완벽하게 소각이 어려운 1톤 이상의 중대형 인공위성을 처리하는 기술로, 우주 쓰레기로 인한 피해를 최소화하기 위해 '사막', '해양' 등 인구가 적거나 없는 곳을 활용한다.

'포인트 니모(Point Nemo)'라고 불리는 남태평양을 주로 활용하며, 해당 지점은 인류와 생물이 적거나 없는 곳인 만큼 발생될 수 있는 피해에 대해 최소화 가능하다. '포인트 니모'는 '아무도 없다'라는 라틴어이자 정식 명칭은 '해양 도달 불능점(The Oceanic Pole of Inaccessibility)'으로서, 뉴질랜드에서 동쪽으로 약 300km 떨어진 남태평양에 위치하고 있다. 1971년 이후 '미국', '러시아', '일본', '기타 유럽' 국가의 263개 이상의 우주 쓰레기가 '포인트 니모' 부근에 가라앉아 있다. 2031년에 '국제 우주 정거장(ISS: International Space Station)' 또한 해당 지점에 추락시킬 예정이라고 발표하였다.

5. 능동적 제거(ADR)

'능동적 제거(ADR: Active Debris Removal)' 방식은 '임무 후 처리(PMD)'가 되지 않았거나 '추가적인 발사', '우주물체 간의 충돌', '자체적인 폭발' 등으로 발생하게 된 우주 쓰레기를 직접 처리하기 위한 방식이다. '능동적 제거(ADR)' 방식은 '임무 후 처리(PMD)' 방식보다 기술적인 난도가 높고 비용 측면에서 불리하다. 하지만 '임무 후 처리(PMD)' 방식의 기술이 장착되어 있지 않거나 충돌 등으로 발생한 우주 쓰레기를 인위적으로 경감시킬 수 있는 유일한 방식이다.

'능동적 제거(ADR)' 방식은 크게 '접근 기술'과 '제거 기술'로 나눌 수 있다. 하지만 아직까지 주도권을 확보한 기술이 없고, 다양한 '능동적 제거(ADR)' 방식의 연구가 진행 중이다.

5-1. 접근 기술

'접근 기술'은 우주 내의 물체에 접근 또는 결합하는 기술로, 우주 쓰레기뿐만 아니라 우주정거장 등에 접근하는 데도 활용이 가능하다. '접근 기술'은 우주 쓰레기와의 결합 여부에 따라, 우주 쓰레기와 결합하지 않고 인접한 위치까지 다가가는 '랑데부(Rendezvous)' 기술과 우주 쓰레기와 직접 결합하는 '도킹(Docking)' 기술이 있다. '랑데부(Rendezvous)' 기술은 '대상 물체(Target Object)'와의 거리가 100m~수백km 미만인 상태에서 우주 공간 내에 두 물체가 접근하여 상대속도를 0으로 만드는 과정까지의 기술을 말한다. '도킹(Docking)' 기술은 '대상 물체(Target Object)'와 랑데부 상태에서 서서히 거리를 좁힌 후, 우주 물체에 물리적으로 결합하여 연결되는 기술이다. 무인 랑데부·도킹 기술은 매우 고난이도의 우주 핵심기술 중 하나로써, 기술 개발이 진행되고는 있으나 아직까지 일부 국가에서만 성공한 상태이다.

일본 우주 개발 사업단(National Space Development Agency of Japan): 일본의 '일본 우주 개발 사업단(National Space Development Agency of Japan)'은 1997년에 'ETS-VII(Engineering Test Satellite-VII)' 프로젝트를 통해 우주에서 로봇 팔을 이용하여 가상의 물체와 실험용 인공위성 간에 무인 랑데부·도킹을 성공하였다.
미국 방위 고등 연구 계획국(DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency): '미국 방위 고등 연구 계획국(DARPA)'는 2007년에 Orbital Express 임무를 통해 단거리 및 장거리 랑데부·도킹을 포함한 궤도상 서비스와 관련된 기술 시연에 성공하였다.

5-2. 제거 기술

'제거 기술'은 다양한 형태의 제거 아이디어를 기반으로 우주 쓰레기에 '접촉(Contact)' 또는 '비접촉(Contact-less)'하여 지구 대기권으로 '재진입(Re-Entry)'시키거나 '우주 무덤(Graveyard)'로 운반하여 제거하는 기술이다. '제거 기술'은 정확하게 포획하지 못할 경우, 추가적인 우주 쓰레기가 발생할 수 있다는 단점이 있따. 또 '제거 기술'은 추후 우주 무기로도 전환하여 활용이 가능하다.

5-2-1. 그물(Net)

그물을 던져 포획한 후, 지구 대기권에서 직접 소각되거나 '우주무덤(Graveyard)'으로 보내는 기술이다. 여러 개의 그물로 1:多 방식이 가능하다. 물체의 '형태', '자세', '회전율'에 상관없이 복잡하지 않은 도킹 과정을 가지고 있다. 견인 시에는 그물과 밧줄이 추력기의 열에 강한 물질을 사용할 필요가 있다.

'그물(Net)'을 이용한 우주 쓰레기 제거 기술은 유럽과 중국에서 기술적으로 개발 및 실증까지 완료된 상황이다.

중국: 2021년 12월에 우주 쓰레기 제거 실험을 위해 발사한 Shijian-21 위성을 이용하여 '정지궤도(GEO)'에 있지만 고장으로 사용이 불가능한 자체 위성 항법 시스템 '베이더우(BeiDou)'를 그물 기술로 포획 후 '우주 무덤(Graveyard)'으로 이동시키는데 성공하였다.
한국: '과학기술정보통신부'는 '한국 과학 기술원(KAIST: Korea Advanced Institute of Science and Technology)'의 '인공위성연구소(SaTReC: Satellite Technology Research Center)'와 함께 우리별 1호를 찾아내 포획하기 위한 '그물(Net)', '로봇 팔(Robot Arm)' 등을 2027년까지 개발할 계획이다. 발사 일정은 2027년에 예정되어 있는 누리호 6차에 탑재할 계획이다.

5-2-2. 작살(Harpoon)

관통 능력을 이용하여 우주 쓰레기를 포획한 후, 지구 대기권에서 소각되는 기술이다. 1:1뿐만 아니라 1:多 방식으로도 확장이 가능하다. 물체의 '형태', '자세', '회전율'에 상관없이 복잡하지 않은 '도킹(Docking)' 과정을 가지고 있다. 견인 시에는 작살 또는 밧줄이 추력기의 열에 견딜 수 있는 물질을 사용해야 한다. 단, 연료통이나 액체 탱크를 관통할 시, 연료 누설에 따른 '오염', '발화', '파편' 등이 발생 가능하는 위험이 있다.

5-2-3. 로봇 팔(Robot Arm)

'로봇 팔(Robot Arm)'이나 갈고리 모양의 구조물을 이용하여 직접 우주 쓰레기를 포획한 후, 지구 대기권에서 함께 소각되거나 포획한 우주 쓰레기를 대기권 또는 우주 무덤으로 보내는 기술이다. 단, 높은 '각속도(Angular Velocity)'로 회전하고 있는 물체의 경우, 수거가 어렵다는 단점이 있다. 다수의 국가에서 연구개발 중에 있다.

Harbin Institue of Tech., 중국: 2016년에 중국 '하얼빈 공과 대학(Harbin Institute of Technology)'이 로봇 팔을 이용한 우주 쓰레기 제거 기술을 실증하기 위해 데모용 Aolong-1 위성을 발사하였다.
한국 항공 우주 연구원(KARI), 한국: 2016년에 '한국 항공 우주 연구원(KARI: Korea Aerospace Research Institute)'은 로봇팔 형태의 지상 시험 모델인 'KARICAT(Korea Advanced Research Institute for Capture and Active Removal Technology)'를 개발하여 지상 환경에서의 모의 우주 쓰레기를 추적 후 포획하는 시험을 성공하였다.

'로봇 팔(Robot Arm)' 기술 개념도 / (출처: ESA 홈페이지)

5-2-4. 팔매질(Sling)

길게 확장되는 양팔에 바구니를 대칭으로 달고, 한 쪽 바구니에 우주 쓰레기가 포획되면 '회전(Swing)'하면서 우주 쓰레기를 지구 대기권으로 보내 소각시키는 기술이다. 이전에 포획한 물체의 운동에너지를 이용하여 다음 장소로 이동이 가능하다. 미국의 Texas A&M 대학교는 2013년에 우주 쓰레기 제거를 위한 '능동적 제거(ADR)' 방식 중 '팔매질(Sling)' 기술을 제안하고 연구를 진행하였다. 그러나 개발 성공 여부는 확인이 어렵다.

'팔매질(Sling)' 기술 개념도 / (출처: SPCACE.com 홈페이지)

5-2-5. 자석(Magnetic)

청소위성에 강한 자성을 띄는 거대한 자석을 부착하여 우주 쓰레기를 수거 후, 지구 대기권으로 보내거나 함께 소각하는 기술이다. 비금속 형태의 페인트 조각 등을 제외한 대부분의 우주 쓰레기 성분이 금속인 만큼 기술 활용도가 높을 것으로 전망된다.

'자석(Magnetic)' 기술 개념도 / (출처: Astroscale 홈페이지)

5-2-6. 폐기용 부스터

자체 추력기가 없거나 고장으로 인해 사용이 불가능한 물체에 별도의 부스터를 외부에서 접근하여 부착 시킨 후, 대기권에서 소각되는 기술이다. 중·대형의 우주 쓰레기 제거가 가능하다. '폐기용 부스터'를 사용한 제거 기술에 대한 개념은 제시되었지만, 실질적인 연구는 아직 진행되지 않은 것으로 보인다.

'폐기용 부스터(Booster)' 기술 개념도 / (출처: ESA 홈페이지)

5-2-7. 레이저 빗자루(Laser Broom)

'레이저 빗자루(Laser Broom)' 방식은 높은 출력의 레이저를 우주 쓰레기에 조사하여 표면을 증발시키면, 그 반발력으로 인해 고도가 점차 감소하여 지구 대기권에서 소각하는 기술이다. 지상에 배치된 레이저 시스템 또는 우주 공간에서 레이저를 발사하기 위한 위성을 배치하여 우주 쓰레기를 제거할 수 있다. 미세한 우주 쓰레기도 제거·기화가 가능하다. 하지만 고출력의 레이저를 사용하는 만큼 비용적인 측면에서는 불리하다.

미국 항공우주국(NASA), 미국: 1990년대부터 지상에서 레이저를 '저궤도(LEO)'에 있는 1~10cm 크기의 우주 쓰레기에 조사하여 물체의 궤도를 변경시킨 후, 대기권에서 소각시키기 위한 ORION 프로젝트가 진행 중이다.
일본 우주항공연구개발 기구(JAXA), 일본: '일본 우주항공연구개발 기구(JAXA: Japan Aerospace Exploration Agnecy)'에서는 고출력의 레이저를 우주 쓰레기에 조사하여 궤도를 변경 시킨 후 제거하는 기술을 연구 중에 있다. 2023년에는 우주에서 수행하기 위한 실증 시나리오를 발표하였다.
유럽 우주국(ESA), 유럽: 800km 부근의 궤도에 레이저 시스템 위성을 배치하여, 고출력의 레이저를 발사하여 우주 쓰레기의 속도를 감속시키고 수명을 단축시키는 연구가 진행 중이다.

'레이저 빗자루(Laser Broom)' 기술 개념도 / (출처: StartRocket 홈페이지)

5-2-8. 거품(Foam)

'폴리메트릭(Polymetric)' 타입의 '거품(Foam)'을 거미줄같이 분사하여, 달라붙은 거품이 대기 저항 면적을 증가시켜 지구 대기권에서 소각되는 기술이다. 1:多 방식이 가능하며, 미세한 우주 쓰레기도 제거 가능하다.

6. '우주 쓰레기 제거 기술' 정책 동향

6-1. '국제기구'의 정책 동향

국제적으로 우주 쓰레기를 경감하기 위한 노력이 '의무(Duty)'가 아닌 '권고(Advice)' 사항으로 제시되고 있으며, '국제기구'에서 제시하는 '가이드라인(Guideline)'을 바탕으로 국가별 기준을 수립하고 있다. '국제기구(International Organization)'란 주권을 가진 국가들 중 2개 이상의 국가들이 합의에 의해 만든 국제협력체로서 국제법에 의해 설립되며, 독자적인 지위를 갖는 기관으로 구성된 기구를 말한다.

6-1-1. 우주 쓰레기 조정 위원회(IADC)

'우주 쓰레기 조정 위원회(IADC: Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)'의 2002년 가이드라인은 '국제 연합(UN: United Nations)' 가이드라인 대비 구체적인 수치와 방법이 포함되어 있어, 국가 또는 우주기관에저 자체 가이드라인을 제정하는데 실질적인 참고가 될 수 있는 표준안으로 인식되고 있다. '우주 쓰레기 조정 위원회(IADC)' 가이드라인의 주요 내용은 다음과 같다.

정상 운용 중 우주 쓰레기 배출 제한
파열 가능 확률 10^-3 이하 등 궤도 상파열 가능성 최소화
폐기율 90% 이상, 지구 재진입 시 인명 사상률 10^-4 등 임무 종료 후 폐기
궤도 상 충돌 방지

6-1-2. UN COPUOS

'국제 연합(UN: United Nations)'의 '우주 공간의 평화적 이용 위원회(COPUOS: Committee on the Peaceful Uses of Outer Space)'에서는 '우주 쓰레기 경감 가이드라인(2007)'을 통해 인류를 위해 안전한 우주 활동이 이루어질 수 있도록 관련 지침을 제시하였다. 그러나 선언적인 내용으로 구성되어 있고, 국제법상 법적 구속력이 없음을 명시하였다. '우주 쓰레기 경감 가이드라인(2007)' 주요 내용은 다음과 같다.

정상 운용 중 배출되는 쓰레기 제한
운용 단계 중 파열 가능성 최소화
궤도에서의 충돌 확률 제한
고의적인 파괴 및 유해 활동 회피
임무 종료 후 잔존 에너지로 인한 파열 가능성 최소화
'저궤도(LEO: Low Earth Orbit)'에서 임무 종료 후 위성 및 발사체의 장기간 체류 제한
'정지궤도(GEO: Geosynchronous Equatorial Orbit)'에서 임무 종료 후 위성 및 발사체의 장기간 체류 제한

6-1-3. 국제표준화기구(ISO)

'국제 표준화 기구(ISO: International Organization Standardization)'의 'ISO 표준 24113(2011)'에서는 우주 시스템 분야에서 우주 쓰레기 경감을 위한 기술적인 요구 조건을 추가하여 명시하였다. 'ISO 표준 24113'의 주요 내용은 다음과 같다.

저궤도와 정지궤도에서 25년 이상 머물지 않으면서도 정상운용 중 우주 쓰레기 배출 방지
발사 및 '파이로(Pyrot)' 점화 과정에서 1mm 이상의 우주 쓰레기 발생 방지
고의적인 파괴 금지 및 우발적인 파열 확률 10^-3 이하
폐기 성공률 최소 0.9 이상
'정지궤도(GEO: Geosynchronous Equatorial Orbit)' 보호영역 이외로 폐기
'저궤도(LEO: Low Earth Orbit)' 보호영역 내에서 임무 종료 후 25년 이내 잔존 금지
지구 재진입 시 사상률은 각 기관의 정해진 기준 준수할 것

6-1-4. 세계 경제 포럼(WEF)

'세계 경제 포럼(WEF: World Economic Forum)'은 '유럽 우주국(ESA: European Space Agency)'와 공동으로 우주 쓰레기 제거와 관련된 기술, 재정, 환경 등에 대해 새로운 가이드라인인 '우주 산업 쓰레기 경감 권고(2023)'를 발표하였다. 우주와 관련된 27개 기업이 해당 내용을 지지하며 준수하겠다고 서명하였으며, 권고에 서명한 기업은 다음과 같다

AIRBUS(에어버스)
Akash Systems(아카쉬 시스템)
Astra(아스트라)
Astranis(아스트라니스)
Astroscale(아스트로스케일)
Axiom Space(액시옴 스페이스)
ClearSpace(클리어 스페이스)
D-Orbit
EchoStar
Exolaunch
GHGSat
GMV
Honeywell
Hydrosat
OneWeb
OHB
Planet
SatSure
SES
Spire Global
Voyager Space
Avanti Communications
NorthStar Earth & Space
Slingshot Aerospace
Thales Alenia Space
The Aerospace Corporation
The Exploration Company

6-1-5. 국제전기통신연합(ITU)

이 외에도 우주 쓰레기 경감을 위한 가이드라인은 아니지만, '국제전기통신연합(ITU: International Telecommunication Union)'에서 'ITU-R S.1003.2(2010)'를 통해 '정지궤도(GEO: Geosynchronous Equatorial Orbit)' 영역의 우주 환경 보호를 위한 권고사항을 제시하였다.

6-2. '미국'의 정책 동향

'미국'은 1993년에 세계 최초로 우주 쓰레기 관련 정책을 수립하였다. 이후, 우주 쓰레기 경감을 위한 실행력 있는 정책과 지침을 지속적으로 발표하고 있으며, 타 국가의 동참 역시 적극적으로 요청하고 있다.

미국은 2022년 4월에 '위성 공격 무기(ASAT)'로 자국의 위성을 요격하여 파편을 발생시킬 수 있는 시험을 앞으로 실시하지 않겠다는 백악관 성명서를 발표하였다. 그리고 이러한 규제를 국제적 규범으로 확립하기 위해 협력할 것을 촉구하고 있다. 2022년 기준, '위성 공격 무기(ASAT)'를 보유하고 테스트한 국가는 '러시아(34회)', '중국(10회)', '인도(2회)'이다.

5년 규칙(5-Year Rule), 2022년: 미국 연방통신위원회는 '저궤도(LEO)'에서 운영 중인 위성이 임무 완료 후 폐기되기까지 저궤도에 머물 수 있는 기간을 25년에서 5년으로 단축할 것을 발표하였다.
국가 궤도 잔해물 시행 계획(National Orbital Debris Implementation Plan), 2022년: 우주 쓰레기로 인한 위험을 해결하기 위해 우주 쓰레기 모니터링 및 제거 등의 임무를 수행 시, 미 정부 부처 및 기관의 공동 노력이 필요하며 국제적으로 협력을 요청하기로 하였다. 또한 '미국 항공우주국(NASA)', '미국 국방부(DOD: Department of Defence)' 등 관련 부처의 임무를 명확히 명시하였다.
궤도 지속 가능성법(ORBITS: Orbital Sustainability Act), 2023년: 해당 법안은 '미 항공우주국(NASA)'이 다른 정부기관 및 민간 기업과 협조하여 우주 쓰레기 제거를 위한 프로그램을 추진하고, 관련된 지침을 신규 수립 및 개정할 것을 촉구하였다. 이 법안까지 통과가 완료되면 우주 쓰레기에 대한 투자가 확대될 것으로 예성된다. (2023. 7. 28 미 상원 통과, 하원 계류)
우주정책지침-3(Space Policy Directive-3): '우주정책지침-3'에서는 국제 규범 발전이 우선되어야 한다고 주장하는 등 기술 성숙도가 낮은 '능동적 제거(ADR: Active Debris Removal)' 방식은 아직까지는 효율적이지 않아 장기적으로 접근해야 한다고 보았다. 이에 '임무 후 처리(PMD: Post-Mission Disposal)' 방식에 의한 우주 쓰레기 경감과 지상에서의 우주 쓰레기를 추적하는데 집중해야 한다고 본다.

6-3. '유럽'의 정책 동향

'유럽 우주국(ESA: European Space Agency)'은 우주 쓰레기 경감을 위한 연구 개발이 가장 활발한 기구 중 하나로써, 자체적인 가이드라인 수립과 더불어 유럽 내 기업과 다양한 우주 쓰레기 경감 프로젝트를 진행 중이다. '유럽 우주국(ESA)' 외에도 유럽 국가 외 기업이 자체적으로 우주 쓰레기 경감을 위한 가이드 라인을 수립하기 위해 노력하고 있다. 특히 '프랑스', '벨기에', '영국', '핀란드' 등의 유럽 국가에서는 국내법으로 지정하여 의무 준수를 요구하고 있다.

우주 파편을 경감하기 위한 유럽 행동 코드(European Code of Conduct for Space Debris Mitigation), 2004년: '유럽 우주국(ESA: European Space Agency)'에서 자발적인 실행을 권고한 가이드라인이다. '우주 쓰레기 조정 위원회(IADC: Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)'의 가이드라인과 유사하면서도 기술적인 내용이 구체적으로 설명되어 있다.
클린 스페이스 이니셔티브(Clean Space Initiative): 우주 쓰레기양이 증가하고 우주 산업의 자재, 프로세스와 기술 등이 우주 환경에 미치는 부정적인 영향을 고려하여, 이를 완화하면서도 해당 분야에 대한 모범을 보이고자 시작된 프로젝트이다. 이 프로젝트는 2012년부터 시작되었다.
레드시프트 프로젝트(REDSHIFT Project): '유럽연합(EU)'이 자금을 지원하여, 새로운 우주 쓰레기 완화 지침 수립과 추락하는 우주 물체로부터 사람들을 보호하기 위한 '웹(Web)' 기반의 도구를 개발하는 프로젝트이다. 3D 프린팅을 활용하여 미래 우주선을 설계 시 혁신적이고 저렴한 비용으로 우주 쓰레기를 저감할 수 있는 방안을 마련하는 것이 목표이다.
에어버스(Airbus): '에어버스(Airbus)'사는 자체적인 가이드라인에 대한 검토를 2013년부터 시작하였으며, '프랑스 국립우주연구센터(CNES: Centre National d'Etudes Spatiales)', '유럽 우주국(ESA)'과 2014년부터 본격적으로 논의를 시작하였다.

6-3-1. '프랑스'의 우주 쓰레기 경감 정책·법

프랑스 우주 운용법(2008): '제5조(우주물체 발사의 허가요건)'에서 "사람과 재산의 안전, 공중보건과 환경 보호, 특히 우주 쓰레기 관련 위험의 경감"을 규정
기술표준 명령(2011): '제21조(우주 쓰레기 제한)'에서 우주 쓰레기 경감을 위한 상세 요건을 규정하였다.

6-3-2. '독일'의 우주 쓰레기 경감 정책·법

DLR 우주 프로젝트를 위한 제품 품질보장과 안전 요건(2012): '독일 항공 우주 센터(DLR: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. 독일어)'의 모든 프로젝트에 선포하여 의무적으로 적용되는 문서로서, '국제 연합(UN: United Nations)'의 '우주 공간의 평화적 이용 위원회(COPUOS: Committee on the Peaceful Uses of Outer Space)' 및 '우주 쓰레기 조정 위원회(IADC: Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)' 가이드라인과 동일한 내용을 규정하였다.

6-3-3. '벨기에'의 우주 쓰레기 경감 정책·법

우주 물체의 발사, 비행 운영 또는 유도 활동(2005): 우주 쓰레기 완화와 관련된 국제 규정을 준수하여 수립하였다. 해당 장관이 관련법에 부합하도록 우주 운영자에게 강제할 수 있도록 하였으며, 벨기에 영토 안에서 활동하는 자국민뿐만 아니라 외국 국적 운영자도 준수하도록 요구하였다.

6-4. '일본'의 정책 동향

'일본'은 우주 쓰레기 경감의 중요성과 기술 개발의 필요성을 명시한 정책 수립과 더불어 국제 사회의 관심도를 제고하기 위해 적극적으로 노력하고 있다.

JMR-003A 가이드라인(2003): 우주 쓰레기를 경감하기 위해, 지상 시스템에서부터 운용 및 임무 완료 시 폐기까지 '전 주기(Full Cycle)'에 적용하고 '안전 및 임무 보증' 부서에 경감 계획을 제출 후 승인까지 필요하다. '안전 및 임무 보증'은 위성 또는 발사체 개발 등에 참여하는 하위 계약자들 또한 적용된다.
2019년 6월: 2019년 6월, G20 오사카 정상 회담에서 아베 총리가 기후변화·환경·에너지 주제의 세션에서 우주 쓰레기 증가의 문제점을 언급하며 국제사회의 협력을 촉구하였다. 더불어 일본이 대형 우주 쓰레기 제거 프로젝트를 시작하고 있음을 표명하였다.
2020년 12월: 2020년 12월, 우주 쓰레기와 관련하여 '글로벌 인식 강화', '지침 수립을 위한 협력' 등의 사안을 함께 노력하겠다고 '유엔 우주 사무국(UNOOSA: United Nation Office for Outer Space Affairs)'과 공동으로 서명하였다.
우주 기본계획(2023): 우주 공간의 활용이 가속되는 만큼 안전한 안보 환경을 확보하기 위한 노력이 필요하며, 그중 우주교통관리 및 우주 쓰레기를 저감하기 위한 대책 마련이 해당한다고 발표하였다. 민간 사업자와 협력하여 파편 제거 기술의 실증인 'CRD2(Commercial Removal of Debris Demonstration)'을 진행하면서, 운영 종료 위성의 궤도 이탈 등 우주 쓰레기 경감에 기여할 수 있는 기술 개발 또한 지원하기로 하였다.

6-5. '한국'의 정책 동향

'한국'은 우주 비행체 개발·운용 시 우주 쓰레기 배출을 줄이기 위한 기술적 조치를 권고하고 있으며, 주요 정책에서 우주 쓰레기 제거 기술 개발 계획을 제시하였다.

우주 쓰레기 경감을 위한 우주비행체 개발 및 운용 권고(안), 2020년: 국내 우주 비행체 개발·운용 기관이 발사 방법부터 폐기 절차까지 전주기에 해당되는 우주 쓰레기 생성을 최소화하기 위한 노력을 강조하였다. UN COPUOS에서 채택된 '우주 쓰레기 경감 가이드라인(2007)'을 준용하였다. 이 권고에서 '위성의 수명'은 25년으로 제시되어 있다.
제4차 우주개발 진흥 기본계획(2023~2027): 이전 기본 계획 대비 우주 감시를 포함한 우주 쓰레기 제거 및 우주위협의 대응 역량을 강화하기 위한 기술 확보와 더불어 미래에는 우주 물체 간 충돌방지를 위한 우주 교통관제 체계 구축을 목표로 설정하였다.
제1차 우주 위험 대비 기본계획(2014~2023): 인공 우주물체 감시 및 충돌 예측, 대응 기술 확보 등 우리나라가 우주 위험에 대응한 주요 실적을 홍보하고, 우주 쓰레기와 관련된 추진일정을 계획하였다.

6-6. '러시아'의 정책 동향

러시아 연방 국가 표준 GOST R 52925-2008(NATIONAL STANDARD of the Russian Federation GOST R 52925-2008), 2008: 우주 시스템의 충돌 및 파괴 방지 등 지구와 근접해 있는 우주 쓰레기를 경감할 수 있는 일반적인 요구사항을 기술한 가이드라인이다.

6-7. '중국'의 정책 동향

'중국'은 우주 쓰레기 경감과 관련된 지침 등이 대외적으로는 공개되지는 않았다. 그러나 '우주 쓰레기 조정 위원회(IADC: Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)' 가입 및 활동, 관련 기술 개발 등을 통해 국제적인 노력에 동참하고 있다.

6-7. '인도'의 정책 동향

'인도'는 우주 쓰레기 경감과 관련된 지침 등이 대외적으로는 공개되지는 않았다. 그러나 '우주 쓰레기 조정 위원회(IADC: Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)' 가입 및 활동, 관련 기술 개발 등을 통해 국제적인 노력에 동참하고 있다.

7. '우주 쓰레기 제거' 산업 동향

사업성이 높은 '능동적 제거(ADR: Active Debris Removal)' 방식의 상용화가 이루어진 바 없고, 정부와 민간의 투자로 기술 개발 및 실증이 진행되고 있으나 관련 산업 규모는 아직까지 미미하다. '뉴 스페이스(New Space)' 기조와 함께 정부도 적극적으로 기술 개발을 지원하고 있고 민간에 의한 투자도 활발하여, 다수의 스타트업이 다양한 아이디어를 바탕으로 '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술 개발을 진행 중이다. 위성 시스템에 기본적으로 탑재되는 '임무 후 처리(PMD: Post-Mission Disposal)' 방식보다는 의뢰에 의한 우주 쓰레기 제거에 활용되는 '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술이 더 높은 사업성이 있을 것으로 기대된다. 그러나 '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술을 대부분 개발 초기 단계이며, 일부 우주 실증에 성공한 기술도 상용화에 이르지 못한 상황이다. 서비스 산업이 형성되기 위해서는 다소 시간이 필요할 것으로 보인다.

'Market Business Insight(2022)'에서는 우주 쓰레기 제거 방법 중 '능동적 제거(ADR)'와 관련한 글로벌 시장이 2021년에 26.5억 달러에서 23.9%의 연평균 성장률로 성장하여 2030년에 452.7억 달러의 규모에 달할 것으로 추정하였다.

7-1. '한국'의 산업 동향

한국에서도 우주 쓰레기 제거 산업이 태동기에 접어들었다. 위성의 수명이 종료된 후 폐기 기동 수행을 권고하고 있으므로, 향후 위성 폐기 등 우주 쓰레기 경감을 위한 산업이 증가할 것으로 전망된다. 임무가 종료된 인공위성 등에 자체적으로 폐기될 수 있는 제거 기술을 탑재하여 권고된 궤도 수명을 이행하기 위한 조치가 필요한 만큼, 관련 기술을 개발하기 위한 산업이 증가할 것으로 기대된다.

1992년에 발사된 한국 최초의 인공위성인 '우리별 1호'는 2004년부터 운영이 중단되었다. '우리별 1호'는 2024년 기준 '저궤도(LEO: Low Earth Orbit)'상에 머물고 있는 상태로, 이를 포획 후 제거하기 위한 기술을 개발하고 있다.

2017~2021년 5년간 우주 쓰레기 분야에 투자된 정부 예산은 연평균 61.5억 원 수준으로 투자 규모가 유지되고 있으나, 제거 기술로 한정할 시 연평균 2.8억 원으로 작은 투자 규모가 유지되고 있다. 우주 쓰레기와 관련된 기술이 개발은 되고 있으나, 전반적으로 다른 분야 대비 아직까지는 미비한 상황이며, 대부분 '우주 쓰레기 탐지', '궤도 예측', '충돌 위험 분석' 등의 분야에 주로 투자하고 있다. 2017~2021년 5년간 우주 쓰레기 제거 기술 정부 R&D 투자 현황은 아래의 표와 같다.

연도	기관/대학 명	금액(원)	기술
2017	한국항공대학교	9000만	돛(Sail)
2020	한국항공우주연구원	500만	돛(Sail)
2020	아주대학교	5억	돛(Sail)
2021	한국항공우주연구원	6천	임무 후 폐기(PMD)
2021	한국과학기술원	9500만	포획(기반기술)
2021	아주대학교	5억	돛(Sail)
2021	한양대학교(ERICA)	1억 6600만	포획(기반기술)

7-2. '미국'의 산업 동향

'미국'은 2024년 현재까지는 우주 쓰레기 관련 연구에 대한 투자가 미미하나, 관련 정책·법안에 따라 향후 투자는 크게 증가할 것으로 예상된다.'미국 회계감사원(US Government Accountability Office)'에 따르면 '미국 국방부(DOD: Department of Defence)'는 2015년부터 2020년까지 우주 상황 인식에 연평균 약 10억 달러를 투자하였다. 그러나 '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술 개발에는 상대적으로 적게 투자하였다. 한편 '미국 항공우주국(NASA)'은 우주 쓰레기 관련 기초 연구를 지속 지원하고 있지만, 여러 프로그램에 파편화되어 있고 소규모로 투자하고 있어, 우주 쓰레기에 해당되는 예산은 2023년 기준, 수백만 달러 수준으로 추정된다.

7-3. '유럽'의 산업 동향

'유럽연합(EU)'과 '유럽 우주국(ESA: European Space Agency)'은 우주 쓰레기 제거를 위하여 기초 및 실증 단계의 다양한 기술에 투자를 지속하고 있다.

7-4. '일본'의 산업 동향

일본은 문부과학성이 주관하고 '일본 우주항공연구개발 기구(JAXA)'가 운영하는 우주 쓰레기 관련 전용 사업을 통해 연간 수십억 엔 규모로 투자하고 있다. 여러 사업을 통해 소규모 R&D 과제를 지원하는 다른 나라와 달리, 일본은 우주 쓰레기 기술 개발을 위한 전용 사업을 운영하고 있으며, 일본의 우주기술 개발을 이끄는 JAXA가 사업을 운영하고 있다.

우주 쓰레기 대책 기술 연구: '우주 쓰레기 대책 기술 연구' 사업은 2008년에 착수하여 연간 수억 엔을 투자하여 우주 쓰레기 관측/제거와 관련된 핵심기술을 개발한다. 사업 종료 기간이 정해지지 않은 사업이다. 2020년에는 2억 엔을 투자했고, 2020년 이후 예산은 공개되지 않았다.
우주 쓰레기 제거 기술 실증: '우주 쓰레기 제거 기술 실증' 사업은 2019년부터 2025년까지 총 145억 엔을 투자하여 민간 기업이 보유한 우주 쓰레기 제거 기술의 실증 및 사업화를 지원하면서, 세계 최초로 대형 우주 쓰레기 회수를 추진하기로 하였다.
'우주상황 파악(SSA)' 시스템: '우주상황 파악(SSA: Space Situational Awareness)' 시스템 사업은 2015년부터 2023년까지 총사업비 101억 엔을 투자하여 우주 쓰레기 추적을 위한 시스템을 구축한다.

8. '우주 쓰레기 제거' 관련 기업

회사	국적
Starfish Space	미국
Altius Space Machines	미국
KAII Moriss InC(KMI)	미국
테더 언리미트(Tether Unlimited)	미국
러시아 연방 우주국(Roscosmos)	러시아
스타트로켓(StartRocket)	러시아
카이로스페이스(Kairo Space)	한국
우주로 테크(UZURO Tech)	한국
세너(SENER)	스위스
에어버스(Airbus)	프랑스
탈레스 알레니아 스페이스(Thales Alenia Space)	이탈리아

Starfish Space: '저궤도(LEO)'에 있는 우주 쓰레기를 제거하기 위한 기술 개발을 목표로 하고 있는 'Starfish Space'사는 2023년 3월에 벤처 캐피털로부터 1400만 달러 규모의 투자를 유치하였다.
Altius Space Machines: 'Altius Space Machines'사는 자기 또는 접착제 형태의 장치인 DogTag를 작동하지 않는 위성에 부착하여 궤도 이탈시키는 기술을 개발하고 있다.
KAII Moriss InC(KMI): 'KAII Moriss InC(KMI)'사는 우주 쓰레기 제거 방식 중 '능동적 제거(ADR)'에 중점을 둔 우주 쓰레기 연구 및 기술 개발 회사로서, '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술을 적용한 제품을 개발하여 상업적으로 활용하기 위해 노력하고 있다.
테더 언리미트(Tether Unlimited): 2020년 11월에 Dragracer 임무의 일환으로 Alchemy 위성에서 밧줄을 이용한 '임무 후 처리(PMD)' 방식을 우주 환경 내에서 실증에 성공하였다. 그뿐만 아니라, 해당 위성은 8개월 후인 2021년 7월에 대기권 진입에도 성공하였다.
로스코스모스(Roscosmos): '로스코스모스(Roscosmos)'사는 지구 '저궤도(LEO)'에 있는 우주 쓰레기를 지상에서 고출력의 '레이저 대포(Laser Cannon)'로 제거하기 위한 기술을 개발 중이다. '로스코스모스'사는 2020년 12월에 핵 추진 '예인선(Tug)' 예비 설계를 위해 계약금 41.7억 루블 규모의 계약을 산하 기관인 Arsenal Design Bureau와 체결하였다. 핵 추진 '예인선(Tug)'을 개발하여 '정지궤도(GEO)'에 있는 우주쓰레기를 2030년까지 제거하는 것을 목표로 설정하였다.
스타트 로켓(Start Rocket): '스타트 로켓(Start Rocket)'사는 '발포 중합체(Polymetric Foam)'을 이용해 우주 쓰레기를 제거하는 기술을 개발하는 러시아의 스타트업이다. 2020년에 '스타트로켓'사는 우주 쓰레기를 제거하는 '폼디브리캐쳐(Foam Debris Catcher)' 위성을 발사할 계획이라고 밝혔다. 우선 중량 50㎏짜리 이 소형 위성은 우주로 날아간 뒤 자체적으로 '발포 중합체(Polymetric Foam)'라는 끈적끈적한 물질을 방사형의 거미줄 형태로 내보낸다. 이 상태로 우주 공간을 떠돌며 끈적한 물질을 이용해 우주 쓰레기들을 수거한 뒤, 지구 대기권으로 다시 집어 던져 소멸시키겠다는 계획이다.
카이로 스페이스(Kairo Space): '카이로 스페이스(Kairo Space)'사는 2020년~2022년에 우주 쓰레기 제거와 관련된 기술을 개발하고 실증하기 위해, 중소벤처기업부로부터 총 4.8억 원 가량의 투자를 유치하였다.
우주로 테크(UZURO Tech): 한국의 '우주로 테크(UZURO Tech)'사에서는 초소형 인공위성에 화학 추진기관을 부착하여 위성의 고도를 조절함으로써, 임무 종료 후 지구 대기권으로 진입시키는 궤도 이탈 기술의 '임무 후 처리(PMD: Post-Mission Disposal)' 방식을 개발하였다.
세너(SENER): '세너(SENER)'사는 2022년부터 '유럽 혁신위원회(EIC: The European Innovation Council)'가 지원하며 향후 발사되는 위성에 밧줄 기술의 '임무 후 처리(PMD: Post-Mission Disposal)' 방식을 개발하기 위한 E.T.PACK-Fly 프로젝트를 수행 중이다. 2025년에는 실증 모델을 발사할 계획이다.
에어버스(Airbus), 탈레스 알레니아 스페이스(Thales Alenia Space): 2018년에 RemoveDEBRIS 임무를 통해 우주 쓰레기를 포획하기 위한 그물과 작살, 대기저항 및 근접 센터인 4가지의 '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술을 우주 시연에 성공하였다. RemoveDEBRIS는 우주 쓰레기 제거를 목표로 한 '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술을 개발하기 위한 프로젝트이다.

8-1. 클리어 스페이스(Clearspace)

국적: 스위스

'유럽 우주국(ESA: European Space Agency)'은 2019년 12월 9일, 홈페이지에 '세계 최초의 우주 쓰레기 수거 계획'을 발표했다. '클리어 스페이스 1(ClearSpace-1)'으로 명명한 프로젝트는 우주쓰레기 수거 로봇을 로켓으로 쏘아 올린 뒤 목표한 잔해물을 추적해 수거하고, 잔해와 함께 지구를 향해 재진입하는 것이 목표다. 수거 로봇과 쓰레기는 대기권 진입 과정에서 불타 사라진다. 스위스의 신생기업 '클리어 스페이스(Clearspace)'가 설계한 우주 쓰레기 수집기는 4개의 '로봇 팔(Robot Arm)'을 이용해 우주 쓰레기를 수거해 지구 궤도에서 벗어나게 끌어당기는 기능을 한다.

'유럽 우주국(ESA)'이 2025년에 최초로 수거하기로 한 우주 쓰레기는 '유럽 우주국(ESA)'이 2013년 '베가 계획(Vega Project)으로 발사한 인공위성 '베스파(Vespa: Vega Secondary Payload Adapter)'의 잔해다. 이 잔해는 현재 지구 664~801km 상공 궤도를 돌고 있으며, 무게가 소형 위성에 해당하는 100kg이다. 이 위성 잔해가 비교적 단순한 형태이고 로봇팔로 잡기 좋은 모양이라는 점이 첫 수거 대상이 된 이유다. 이 수거 계획은 2019년 11월 말 스페인 세비야에서 열린 유럽우주국 협의체 스페이스 19+에서 결정되었다.

8-2. 아스트로 스케일(Astroscale)

국적: 일본

'아스트로 스케일(Astroscale)'은 일본을 중심으로 하여 영국 등이 참여한 다국적 벤처기업으로, 2013년에 세계 최초로 우주 쓰레기 청소를 전문으로 수행하기 위해 설립되었다. '아스트로 스케일'은 '자석(Magnetic)'을 이용한 '능동적 제거(ADR)' 방식의 기술을 개발 중이다. 2021년 3월에 'ELSA-d(End-Of-Life Service -Demonstrate)' 위성을 발사하였고, 2022년에는 임의로 놓은 가상의 우주 물체에 랑데부 미션을 성공적으로 수행하였다.

'아스트로 스케일(Astroscale)'은 기술을 개발하기 위해 FEL Corporation, Mitsubishi Corporation 등 47개의 투자자로부터 2023년 2월까지 총 191억 달러의 투자를 유치하였다. 2022년에는 '유럽 우주국(ESA: European Space Agency)'와 'ELSA-M(End of Life Services by Astroscale-Multiple)' 임무 수행을 목표로, 16억 달러 규모의 계약을 체결하였다.

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