우주 화장실 기술 발전: 배설물 재활용과 물 절약 기술

1. 우주 화장실의 진화: 중력 없이 배설하는 법

우주 환경에서는 지구처럼 중력이 배설물을 아래로 당기지 않기 때문에, 우주 화장실 시스템은 특수한 기술을 필요로 한다. 초기에는 단순한 수집 장치가 사용되었으나, 현재는 공기 흐름을 이용해 배설물을 효과적으로 흡입하는 방식이 주로 사용된다. 국제우주정거장(ISS)에서는 강력한 공기 흡입 시스템을 갖춘 화장실이 설치되어 있으며, 이 장치는 소변과 대변을 각각 분리하여 효율적으로 처리한다. 특히, 소변은 정화 과정을 거쳐 다시 물로 재활용되며, 이는 우주에서의 물 절약에 필수적인 요소다.

2. 소변의 재활용 기술: 물 부족 문제 해결

우주에서는 지구처럼 쉽게 물을 공급받을 수 없기 때문에, 모든 자원을 최대한 재활용하는 것이 중요하다. 소변은 약 95%가 물로 이루어져 있어, 이를 정제하면 우주비행사들이 다시 사용할 수 있는 깨끗한 물을 얻을 수 있다. ISS에서는 소변을 여과하고 정화하는 ‘워터 리커버리 시스템(Water Recovery System, WRS)’이 가동 중이다. 이 시스템은 필터와 증발 기술을 활용해 소변 속 불순물을 제거하고, 마실 수 있는 물로 변환한다. 이를 통해 우주비행사들은 약 90% 이상의 물을 재활용할 수 있으며, 이는 장기 우주 미션에서 필수적인 기술로 자리 잡고 있다.

3. 대변 처리와 생분해 기술: 폐기물의 새로운 활용

소변과 달리 대변은 재활용하기가 훨씬 어렵다. 현재 ISS에서는 대변을 특수한 봉투에 밀봉한 후, 지구로 다시 가져오거나, 사용이 끝난 보급선에 실어 지구 대기권에서 태워 없애는 방식이 사용된다. 그러나 미래의 화성 탐사 및 장기 우주 여행에서는 이러한 방법이 비효율적일 수밖에 없다. 이에 따라 대변을 미생물을 이용해 분해하고, 이를 에너지원으로 변환하는 연구가 진행 중이다. NASA는 대변을 활용해 바이오가스를 생성하는 기술을 연구하고 있으며, 이를 통해 에너지를 생산하거나 식물 성장에 필요한 비료로 전환하는 방안을 모색하고 있다.

4. 미래의 우주 화장실: 완전한 순환 시스템을 향하여

현재 개발 중인 차세대 우주 화장실은 보다 효율적인 재활용과 위생적인 처리를 목표로 하고 있다. 2020년 NASA는 ‘우주용 범용 폐기물 관리 시스템(Universal Waste Management System, UWMS)’을 도입하여, 기존 ISS 화장실보다 더 작고 가벼우면서도 강력한 흡입력을 제공하는 신형 화장실을 개발했다. 향후에는 배설물을 완전히 재활용하는 시스템이 도입될 예정이며, 이를 통해 물뿐만 아니라 유기물을 순환시켜 자급자족하는 우주 생활이 가능해질 전망이다. 화성 및 심우주 탐사를 위한 우주선에서는 완전한 폐기물 재활용 기술이 필수적이며, 이를 통해 지속 가능한 우주 거주 환경이 조성될 것이다.