아닐 메논과 조슈아 커트릭, 거의 7시간에 걸친 우주유영으로 ISS 마지막 태양전지 배열 설치

5년간의 작업을 마무리한 마지막 태양전지 날개

NASA 우주비행사 아닐 메논과 캐나다우주국(CSA) 우주비행사 조슈아 커트릭은 2026년 11월 5일 국제우주정거장(ISS)의 마지막 업그레이드 태양전지 배열 설치를 마쳤다. 두 사람은 6시간 59분 동안 우주유영을 진행했다. 이번 작업으로 2021년 6월 시작된 설치 작업이 마무리됐다. 업그레이드의 목적은 궤도 실험실에서 연구와 상업 실험, 일상 운영에 사용할 전력을 늘리는 것이다.

국제우주정거장 롤아웃 태양전지 배열(IROSA)로 불리는 8번째이자 마지막 배열은 정거장 트러스의 우현 쪽 3B 전력 채널에 장착됐다. 트러스는 정거장의 커다란 구조적 골격이다. 우현은 정거장이 지정한 전방을 바라볼 때 오른쪽을 뜻한다.

우주유영은 오전 8시 36분(미 동부시간)에 시작해 오후 3시 35분에 끝났다. 메논에게는 정거장 외부에서 진행한 5번째 작업이었고, 커트릭에게는 2번째였다. 두 사람은 정확히 일주일 전인 10월 29일에도 7번째 배열을 설치했다.

일시적인 전기 문제가 마지막 설치를 복잡하게 했다. 지상 관제팀과 우주비행사들은 케이블을 점검하고 정거장이 지구의 그림자에 들어갈 때까지 기다린 뒤 배열을 펼쳤다. 대원들은 우주복에 남은 보급품을 갖춘 채 정거장 안으로 복귀했다.

메논은 지상에서 작업을 지원한 팀들에 공을 돌렸다. 우주유영 중 작업 계획을 어떻게 조정했는지 설명하며 NASA 우주비행사는 이렇게 말했다.

계획이 있었습니다. 그 계획을 바꿨고, 지상 팀이 정말 놀라울 정도로 빠르게 대응해 줘서 결국 해낼 수 있었습니다.

정거장 전력은 얼마나 늘어날까?

캐나다우주국은 이번 업그레이드로 정거장의 발전 용량이 최대 30% 증가한다고 설명한다. 공개된 용량 수치를 보면 업그레이드 전 약 160킬로와트에서 이후 약 215킬로와트로 늘어난다.

두 수치의 차이는 약 55킬로와트다. 반올림된 수치로 직접 계산하면 약 34% 증가하지만, 우주국이 제시한 추정치는 최대 30%다. 어느 쪽이든 정거장에서 사용할 수 있는 전력이 상당히 늘어나는 것을 보여준다.

킬로와트는 전력을 측정하는 단위로, 전기가 생산되거나 사용되는 속도를 뜻한다. 새로 설치된 날개 하나는 약 20킬로와트를 생산할 수 있다. 이 수치는 개별 배열의 발전량이며, 160킬로와트에서 약 215킬로와트로의 변화는 정거장 전체 전력 시스템의 용량을 나타낸다.

새 날개 8개는 기존 태양전지판 일부 앞에 설치됐으며, 기존 패널도 계속 전력을 공급한다. 전체 발전량은 새 장비와 기존 장비가 함께 작동하는 방식에 따라 달라지므로, 새 배열 8개의 개별 정격을 기존 정거장 총량에 단순히 더한 값과는 다르다.

전력이 늘어나면 ISS는 정거장 운영에 필요한 장비를 계속 가동하면서 과학 장비와 상업용 탑재체를 운용할 여력이 커진다. 이번 업그레이드는 정거장의 예정된 마지막 운영 기간과 향후 통제된 궤도 이탈도 뒷받침한다.

대형 배열을 손과 로봇팔로 옮기다

메논과 커트릭은 먼저 접힌 배열을 임시 보관 장비에서 풀어내야 했다. 궤도에서는 물체가 떠다니지만, 큰 장비는 여전히 운동 상태를 바꾸는 데 저항한다. 장비를 옮기려면 정밀한 제어와 안전한 고정, 우주비행사와 로봇팔 조작자 간의 협력이 필요하다.

메논은 정거장의 캐나다 로봇팔인 캐나담2에 연결된 조절식 고정 장치에 발을 고정했다. NASA 우주비행사 루크 딜레이니와 제시카 왓킨스는 ISS 내부에서 로봇팔을 조작해 메논과 배열을 설치 지점으로 이동시켰다.

커트릭은 손잡이와 안전줄을 이용해 정거장 외부를 따라 이동했다. 작업 장소에 도착한 뒤에는 다른 발 고정 장치에 몸을 고정해 두 손으로 배열을 받아 위치를 맞출 수 있도록 했다.

최종 장착 지점은 로봇팔이 닿을 수 있는 범위를 조금 벗어나 있었다. 커트릭이 배열을 넘겨받았고, 메논은 캐나담2 위의 위치에서 정거장의 다른 고정 지점으로 이동했다. 두 사람은 협력해 3B 전력 채널에 배열을 설치할 수 있었다.

커트릭은 EV1이라는 호출부호를 사용하는 우주유영 책임자였다. 우주복의 빨간 줄무늬는 관제사와 시청자가 메논과 구분하는 데 도움이 됐다. 메논의 호출부호는 EV2였다. 작업 초반 두 사람은 예정된 일정보다 약 30분 앞서 있었다.

전기 이상으로 배열 전개가 늦어진 이유

우주비행사들이 전기 연결 작업을 하던 중 임무 관제센터가 문제를 감지했다. 관제사들은 예상치의 절반 정도에 불과한 션트 전류를 확인했다. 션트 전류는 배열을 전개하기 전에 전력 처리 상태를 점검할 때 사용하는 전기 측정값이다.

태양광이 태양전지에 닿으면 전기가 만들어진다. 션트는 전기 시스템을 제어하는 과정에서 전류를 우회시키는 경로를 제공한다. 예상과 다른 측정값이 나오자 대원들과 지상팀은 배열을 펼치기 전에 연결 상태를 점검해야 했다.

문제 해결은 P23-A로 식별된 케이블에 집중됐다. 대원들은 커넥터를 점검했고, 이후 지구의 그림자를 통과하는 동안 작업을 이어갔다. 이때 태양광 장비는 직사광선을 받지 않았다.

전류가 정상 범위에 들어온 것을 확인한 뒤 우주비행사들은 볼트 2개를 풀어 배열을 전개했다. 이어 남은 케이블 작업과 정리를 마치고 퀘스트 에어록으로 복귀했다.

우주유영이 끝나갈 무렵 커트릭은 대응을 높이 평가했다. 캐나다 우주비행사는 이렇게 말했다.

어려움이 있었는데도 팀이 대응해 우리가 필요한 지점까지 이끌어 주는 모습을 보는 것은 정말 인상적이었습니다.

말린 담요가 태양전지 날개로 펼쳐지는 원리

레드와이어 스페이스가 NASA의 정거장 운영 주계약자인 보잉과의 계약에 따라 배열을 제작했다. 설계에는 태양광을 전기로 바꾸는 장치인 태양전지가 덮인 유연한 담요가 사용된다.

날개 하나는 펼쳤을 때 길이가 약 19.4미터다. 운송할 때는 접어 부피를 크게 줄일 수 있어 스페이스X의 카고 드래건 우주선 비가압 화물칸에 실을 수 있다.

전개 시스템에는 말려 있는 동안 기계적 에너지를 저장하는 복합재 붐이 사용된다. 풀려나면 붐이 곧게 펴지면서 태양전지 담요를 펼친다. 팽팽하게 말아 둔 띠가 원래의 길게 펼쳐진 형태로 돌아가려는 것과 비슷한 원리지만, 실제 비행 장비는 움직임을 정밀하게 제어하도록 설계됐다.

이 방식은 모터나 복잡한 기계식 경첩 없이 날개를 펼칠 수 있게 해준다. 전개된 구조물은 정거장 운영 중 형태를 유지할 만큼 견고해야 한다.

이 설계의 보관 상태 전력 밀도는 입방미터당 약 40킬로와트로 알려져 있다. 쉽게 말해 발사를 위해 일정한 부피 안에 얼마나 많은 발전 용량을 넣을 수 있는지를 나타낸다. 화물선 내부 공간은 제한돼 있으므로 장비를 촘촘히 포장할 수 있으면 운송이 더 실용적이다.

2017년 시연에서 8번째 설치까지

새 날개의 기반 기술은 2017년 ISS 외부에서 시연됐다. 정거장이 이 기술을 시험하는 단계를 넘어 전력 공급에 활용하기 시작하면서 4년 뒤 실제 설치가 시작됐다.

마지막 날개 설치로 수년에 걸친 배송과 우주유영 작업이 마무리됐다. 주요 일정은 다음과 같다.

• 2017년: 우주정거장 외부에서 롤아웃 태양전지 배열 기술을 시연했다.
• 2021년 6월: 우주비행사들이 운용용 IROSA 첫 배열을 설치했다.
• 2023년: 업그레이드 배열 6개가 ISS에서 사용되고 있었다.
• 2026년 10월: 마지막 두 배열이 스페이스X의 35차 상업 재보급 임무를 통해 도착했다.
• 2026년 10월 29일: 메논과 커트릭이 7번째 배열을 설치했다.
• 2026년 11월 5일: 두 사람이 8번째이자 마지막 배열을 설치하고 전개했다.

11월 5일 작업은 미국 우주유영 101호로 지정됐다. 정거장 조립과 유지보수를 위한 우주유영으로는 286번째였으며, 2021년 이후 ISS 전력 공급 확대와 관련된 우주유영으로는 18번째였다. 각 숫자는 서로 다른 작업 분류를 집계한 것이다.

기존 태양광 장비는 수십 년째 가동 중이며, 정거장의 주요 태양전지 배열 가운데 첫 번째는 2000년 12월 운영을 시작했다. 태양전지는 우주 환경에 오래 노출되면 발전 용량이 서서히 떨어진다. 새 날개를 추가하면 기존 장비가 노후화되는 동안 정거장이 필요한 전력 공급을 유지하는 데 도움이 된다.

우주비행사를 지원한 사람들

딜레이니와 왓킨스는 로봇팔로 옮기는 작업 외에도 여러 일을 맡았다. 우주유영 전에는 메논의 비상 구조 장비 장착을 비롯해 우주복과 에어록 준비를 도왔다. 장비를 고정하는 데 어려움이 생기자 이를 분리한 뒤 다시 설치했다.

간이 우주유영 구조 장비(SAFER)는 우주비행사가 정거장에서 분리될 경우 사용하도록 마련된 소형 추진 장치다. 우주유영 내내 대원들은 서로의 장비도 점검했다. 장갑 상태와 헬멧 내부에 물이 고였는지 등을 확인했다.

CSA 우주비행사 제니 기번스는 휴스턴 NASA 존슨우주센터에서 캡슐 통신 담당관(CAPCOM)을 맡았다. 니콜 스틸웰은 우주유영 통신 담당관으로서 외부 작업 지침을 전달했다. 이 같은 역할 분담은 우주비행사와 정거장 시스템, 지상 전문팀 사이에 여러 단계의 지원 체계를 마련했다.

휴스턴과 퀘벡주 롱괴이에 있는 CSA 본부의 로봇공학팀은 캐나담2 작업을 모니터링했다. 이들은 로봇팔의 상태와 기하학적 위치, 카메라 시야, 계획된 절차에 따른 움직임 등을 점검했다.

CSA 로봇 관제사 록산 코테-비그라와 스티븐 타카스는 캐나다와 미국이 책임을 어떻게 나눠 조율하는지 설명했다. 두 사람은 이번 태양전지 배열 우주유영에 직접 배정되지는 않았지만, 이들의 설명은 더 큰 규모의 운영 방식을 보여준다. 관제사들은 장비뿐 아니라 우주비행사들이 따를 정확한 작업 순서도 파악해야 한다.

철저한 준비로 이룬 캐나다의 이정표

커트릭은 10월 1일 ISS에 도착해 6개월간 임무를 수행할 예정이었다. 한 달 남짓한 기간에 그는 총 약 14시간에 이르는 우주유영 두 차례를 마쳤다.

10월 29일 우주유영으로 커트릭은 우주유영을 수행한 5번째 캐나다인이 됐다. 그에 앞서 크리스 해드필드, 스티븐 맥린, 데이브 윌리엄스, 데이비드 생자크가 우주유영을 했다. 생자크는 2019년 정거장 밖에서 작업한 가장 최근의 캐나다인이었다.

작업은 외부 해치가 열리기 훨씬 전부터 시작됐다. 커트릭과 메논은 우주복의 낮은 압력 환경으로 들어가기 전에 몸에서 질소를 빼내는 준비 절차를 수행했다. 압력이 떨어질 때 질소가 혈액과 조직에 유해한 기포를 형성하는 감압병 위험을 줄이기 위해서다.

퀘스트 에어록의 압력은 정거장의 정상 대기압에서 진공 상태까지 서서히 낮아졌다. 대원들은 우주복 누출 여부를 점검하기 위해 잠시 멈췄고, 보급품을 아끼기 위해 공기의 상당 부분을 정거장으로 다시 펌프질해 넣었다.

우주유영 중 우주비행사들은 ISS가 햇빛과 그림자 사이를 이동함에 따라 달라지는 열 환경에 맞춰 우주복도 조정했다. 이러한 반복적인 변화는 대원들의 작업 환경뿐 아니라 전기 문제 해결 작업의 시점에도 영향을 미쳤다.

전력 업그레이드 이후의 계획은?

NASA가 다음 우주유영 작업으로 계획한 것은 2027년 1월 알파 자기 분광계의 업그레이드와 수리였다. 정거장 트러스에 장착된 이 장비는 우주에서 날아오는 고에너지 입자인 우주선을 탐지한다.

NASA 저궤도 프로그램 운영 통합 관리자 가우랑 파텔은 10월 20일 브리핑에서 1월 작업 계획을 설명했다. NASA는 작업에 나설 우주비행사들을 발표하지 않았다. 커트릭은 당시 ISS에 머물 것으로 예상됐다.

로봇공학팀은 우주비행사들이 휴스턴 인근 NASA 중성부력 실험실에서 훈련하는 일정과 연계한 리허설 등 분광계 작업 준비를 이미 진행하고 있었다. 대형 수조에서 우주비행사들은 우주복을 입고 물에 잠긴 정거장 구조물 주변에서 움직이는 연습을 할 수 있다.

노스럽 그러먼의 시그너스 화물선 발사도 11월 29일 이후로 예정돼 있었다. 이번에도 캐나담2가 핵심 역할을 맡아 정거장 대원들이 도착하는 보급 우주선을 포획하고 도킹하는 일을 도울 예정이었다.

태양전지 배열 설치 작업이 끝나면서 ISS는 계획된 업그레이드 배열 8개를 모두 갖추게 됐다. 당장 기대되는 효과는 실험실의 남은 운영 기간에 사용할 발전 용량이 늘어나는 것이다. 설치 경험은 미래 우주선의 태양광 시스템을 위한 실질적인 정보도 제공한다.

핵심 내용

• 아닐 메논과 조슈아 커트릭은 2026년 11월 5일 ISS의 마지막 업그레이드 태양전지 배열을 설치했다.
• 우주유영은 미 동부시간 오전 8시 36분부터 오후 3시 35분까지 6시간 59분 동안 진행됐다.
• 배열은 정거장 우현 트러스의 3B 전력 채널에 장착됐다.
• 대원들은 날개를 전개하기 전에 일시적인 전기 문제를 해결했다.
• 업그레이드 작업은 2021년 6월 시작됐으며, 정거장의 공표된 전력 용량은 약 160킬로와트에서 약 215킬로와트로 늘어난다.
• 메논은 5번째 우주유영을, 커트릭은 2번째 우주유영을 마쳤다. ISS 대원들과 휴스턴 및 롱괴이 지상팀이 작업을 지원했다.
• NASA는 2027년 1월 알파 자기 분광계 작업을 위한 추가 우주유영을 계획했다.