🚽 국제우주정거장 화장실 작동 원리, 물 없이 바람으로 우주비행사 배설물을 처리하는 놀라운 방법

📑 목차

• 🛰️ 즈베즈다에서 새어 나온 것
• 🆕 하필 그 시기에 새 변기가 도착했다
• 💨 물이 아니라 바람이 씻어낸다
• 💧 소변이 다시 마실 물이 되기까지
• 🔥 고체 폐기물은 그냥 태워버린다

🛰️ 즈베즈다에서 새어 나온 것

몇 년 전 뉴스를 뒤적이다가 낯선 헤드라인 하나에 눈이 멈췄다. 2020년 가을, 국제우주정거장 러시아 구역인 즈베즈다 모듈 화장실에서 액체가 새고 있다는 인테르팍스(Interfax)발 기사였다. 우주비행사들이 배관 틈으로 흘러나온 물방울을 수건으로 닦아내며 버텼고, 소유즈로 지구에 돌아올 때는 성인용 기저귀 같은 걸 착용해야 했다는 내용이었다. 이게 농담이 아니라 로스코스모스 관계자가 실제로 언급한 내용이라는 걸 알고 나서, 우주 화장실이라는 게 생각보다 훨씬 정교하고 까다로운 장치라는 걸 처음 실감했다. 그날 이후로 나는 우주정거장 화장실 작동 원리가 궁금해서 자료를 파고들기 시작했다.

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🆕 하필 그 시기에 새 변기가 도착했다

공교롭게도 비슷한 시기에 미국 쪽에서는 완전히 새로운 화장실을 궤도로 쏘아 올리고 있었다. 2020년 10월, 노스럽그루먼의 시그너스 화물선(NG-14 임무)에 실려 도착한 이 장비의 이름은 UWMS(Universal Waste Management System)다. 콜린스 에어로스페이스가 개발을 맡았고, 개발비만 약 2300만 달러가 들었다는 사실이 당시 여러 매체를 통해 보도됐다. 티타늄 소재를 3D 프린팅해서 만든 부품들로 구성됐고, 기존 화장실보다 부피는 30%, 무게는 65% 줄었다. 도착하자마자 케이트 루빈스가 가장 먼저 이 변기를 시험 사용해보고 소감을 남긴 것도 당시 화제였다.

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💨 물이 아니라 바람이 씻어낸다

지구에서 변기 물을 내릴 때는 중력이 절반 이상의 일을 한다. 그런데 무중력 공간에서는 액체도 고체도 그냥 둥둥 떠다닐 뿐 아래로 떨어지지 않는다. 그래서 UWMS는 물 대신 공기 흡입을 쓴다. 좌변기 아래쪽에 달린 팬이 강한 흡입 기류를 만들고, 이 기류가 배설물을 관 속으로 빨아들이는 방식이다. 소변은 깔때기 모양 호스로, 대변은 좌석 중앙 흡입구로 나뉘어 들어간다. 예전 모델은 남녀 공용 깔때기 각도가 애매해서 여성 승무원의 불편이 많았는데, 이번엔 실제 승무원 신체를 3D 스캔한 데이터로 깔때기 형태와 좌석 기울기를 다시 잡았다. 게다가 지상 훈련 때는 변기 안쪽에 카메라를 달아 모니터로 조준 위치를 확인하며 연습한다는 이야기를 듣고, 이걸 못 맞히면 진짜 큰일이겠다 싶어서 혼자 웃었다.

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💧 소변이 다시 마실 물이 되기까지

흡입된 소변은 그냥 버려지지 않고 ECLSS(환경제어 및 생명유지 시스템)의 소변처리장치(UPA)로 들어간다. 지구라면 끓여서 증류하면 되지만, 무중력에서는 기포가 위로 올라가지 않아 끓이는 방식이 통하질 않는다. 그래서 UPA는 원통을 빠르게 회전시켜 인공 원심력을 만들고, 그 힘으로 수증기와 찌꺼기를 분리한다. 이렇게 나온 수증기는 물처리장치(WPA)를 거쳐 필터링과 촉매 산화, 요오드 소독까지 거친 뒤 식수와 조리용수로 다시 쓰인다. NASA 마셜우주비행센터의 ECLSS 수계통 담당자 질 윌리엄슨은 2023년 발표에서, 2021년 브라인처리장치(BPA)를 추가 설치한 뒤로 물 회수율이 98%까지 올라갔다고 밝혔다. 남는 2%조차 아까워서 더 짜내려 한다는 이야기를 들으니, 이 사람들 정말 물 한 방울에 진심이구나 싶었다.

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🔥 고체 폐기물은 그냥 태워버린다

액체와 달리 고체 배설물은 재활용 대상이 아니다. 흡입구로 들어간 대변은 개별 봉투에 담기고, 팬 바람으로 수분을 어느 정도 날려 무게와 냄새를 줄인다. 이렇게 모인 봉투는 화물칸에 쌓아뒀다가, 임무를 마치고 대기권에 재진입하며 불타 없어지는 프로그레스나 시그너스 같은 화물선에 실어 함께 처리한다. 결국 정거장에 남는 건 재활용된 물뿐이고, 나머지는 깨끗하게 태워 없애는 셈이다. 처음엔 이걸 알고 좀 허무했는데, 생각해보면 지구도 하수처리장 없이는 물을 재활용 못 하는 거나 마찬가지라 그리 이상한 방식은 아니었다.