신문은 선생님

미국 항공우주국(NASA)이 최근 2300만달러(약 264억원)를 들여 제작한 우주 화장실을 화물 우주선 '시그너스'에 실어 국제 우주정거장(ISS)으로 발사했다는 뉴스가 있었어요. 이 화장실은 오는 2024년 달에 우주인을 보내는 NASA의 '아르테미스' 계획 때도 장착될 예정이라고 해요.

우주비행사는 지구를 출발해 달에 도착할 때까지 중력이 거의 없는 우주 공간을 이동해요. 지구 중력의 6분의 1 수준인 달에서는 물론 무중력 상태인 우주 공간에서도 화장실이 작동해야 하죠. 이번에 쏘아 올린 우주 화장실은 종전 화장실보다 훨씬 가볍고 작은 데다 사용하기 편리하다고 합니다.

◇무중력 공간, 우주

사람은 처음 태어날 때부터 평생 중력의 영향을 받아요. 단 1분 1초도 지구 중력의 영향에서 벗어나지 못하죠. 중력은 질량이 있는 물체가 서로 끌어당기는 힘(인력)을 말하는데요. 우리 몸은 지구 중력에 항상 저항하고 있기 때문에 운동을 따로 하지 않아도 근육과 뼈를 대체로 단단하게 유지할 수 있는 거예요.

하지만 우주정거장과 같은 무중력 상태에선 사람을 비롯해 모든 물질이 공중에 둥둥 뜨게 돼요. 만약 우주비행사가 장기간 거주하는 국제 우주정거장에서 소변을 단 한 방울이라도 흘린다면 어떻게 될까요? 소변 방울이 둥둥 떠다니게 돼서 일단 비위생적인 데다 복잡한 기계 장비에 스며들면 고장을 일으킬 수 있어요. 이 때문에 오늘날 우주 화장실은 배설물이 나오는 순간 진공청소기처럼 강력히 빨아들여 처리하도록 되어 있답니다. 모인 소변은 화학 처리를 한 뒤 식수로 쓰도록 하고 있어요.

무중력 상태는 단순히 사람을 붕붕 뜨게 할 뿐 아니라 우리 몸의 거의 모든 부분에 큰 영향을 줍니다. 이를테면 우주정거장에서는 걸을 필요도 없이 헤엄치듯 생활하다 보니 1년간 근육량이 최고 20%까지 줄어들고 뼈가 약해진다고 해요. 척추에 중력이 작용하지 않아 키도 5㎝ 정도 커진답니다. 다만 키는 지구로 돌아오면 즉각 중력의 작용을 받기 때문에 2~3일 내 원래 수준으로 돌아온다고 해요.

또 전정기관, 즉 귀에서 균형 감각을 맡은 부분이 제대로 작동하지 않아서 속이 울렁거리고 어지럽다고 해요. 이 때문에 우주에서 우주인들이 가장 먼저 겪는 증상이 바로 '우주 멀미'입니다. 또 혈액 등 체액이 머리나 가슴 같은 상체로 몰리면서 얼굴이 퉁퉁 부어요. 허리의 혈액이 가슴으로 이동하면서 허리 둘레가 약 6~10㎝ 줄고, 양쪽 다리 혈액도 각각 10분의 1 정도 줄어들죠. 이 밖에도 중력이 없는 공간에서는 먹은 음식이 위벽에 달라붙지 않아 소화 장애에 시달릴 수 있어요. 체액이 머리로 쏠리면서 시신경과 망막에 과도한 압력이 가해져 시력이 나빠지기도 하고, 우주 방사선에 노출돼 암이 발생할 가능성도 있다고 합니다.

◇우주에서 근육 손실을 막아라

과학자들은 이런 문제를 해결하기 위해 끊임없이 연구하고 있어요. 그중 가장 활발하게 연구하는 문제가 바로 근육 손실입니다. 최근 미국 비영리 의학 연구소인 잭슨연구소 이세진(코네티컷대 의대) 교수팀은 우주에서 동물의 근육량을 유지하는 실험 결과를 국제 학술지 '미국 국립과학원회보(PNAS)'에 발표했어요.

연구팀은 지난해 12월 민간 우주선 스페이스X에 암쥐 40마리를 태워 400㎞ 상공의 국제 우주정거장에 보냈습니다. 쥐들은 우주정거장에서 33일간 머문 뒤 올해 1월 무사히 지구로 돌아왔죠. 이후 연구팀은 쥐 40마리의 건강 상태를 조사했어요. 그 결과 무중력 상태에서도 근육이 감소하지 않고 유지될 수 있다는 사실을 확인했답니다.

어떻게 이런 변화가 가능했을까요. 이세진 교수팀은 쥐들을 우주로 올려 보내기 전 세 그룹으로 나눴는데요. 첫째 그룹에는 유전자를 조작해 근육량을 2배로 늘렸어요. 이렇게 유전자를 조작한 쥐를 '마이티 마우스'라고 해요. 그리고 둘째 그룹에는 우주정거장에서 별도로 근육 생성을 돕는 약물을 투여했습니다. 지구에서 개발한 약이 우주에서도 작용하는지 실험하기 위해서였죠. 셋째 그룹에는 아무런 처방을 하지 않았어요.

지구로 돌아온 세 종류 쥐 상태는 각각 달랐어요. 먼저 첫째 그룹은 근육량이 그대로 유지됐고, 둘째 그룹은 지구에 있을 때보다 근육량이 오히려 늘어났답니다. 반면 셋째 그룹은 근육과 뼈 중량이 최고 18%까지 감소했어요.

동물을 대상으로 한 이 실험을 사람에게 곧바로 적용할 수는 없어요. 연구팀은 앞으로 무중력 우주에서 사람들이 근육 손실 없이 지낼 방법을 알아내기 위해 더 많은 시험을 진행할 계획이라고 합니다. 이를 통해 조만간 일반인의 우주 관광이 현실화하리라는 기대가 나온답니다.