우주인을 위한 음식

인류는 다가오는 미래를 맞이하여 지구 바깥으로 진출할 준비를 하고 있습니다. NASA의 아르테미스(Artemis) 프로그램은 2028년부터 인간이 달에 지속적으로 존재하는 것을 계획하고 있으며, 러시아, 중국, 유럽의 우주 기관들 모두 비슷한 야심을 표명했습니다. 그러나 이것은 궁극적인 목표인 화성의 식민지화를 향한 아주 작은 발걸음에 불과합니다. 이 목표는 현재 SpaceX와 같은 민간 기관뿐만 아니라 여러 국가 우주 기관에서 적극적으로 추진하고 있습니다.

장기간의 우주 여행을 위한 주요 과제 중 하나는 우주 비행사들이 먹을 음식을 제공하는 것인데, 이는 2015년 유럽 연합과 많은 기술 파트너사들이 처음 시작한 EDEN ISS 프로젝트의 중요한 연구 주제였습니다. 이 프로젝트의 목적은 국제 우주 정거장 및 그 너머에서 안전한 식량 생산을 위한 절차와 기술을 개발하는 것입니다.

연구의 일환으로, EDEN ISS는 기술을 시험하기 위한 선적 컨테이너 크기의 온실 시설을 만들었습니다. 이 온실은 2017년 독일 북서부 브레멘에서 시험을 마친 후, 외계 행성의 고립되고 척박한 지형을 반영하는 남극 대륙의 독일 노이마이어 3(Neumayer III) 연구 기지로 배송되었습니다.

"미래에 이와 같은 폐쇄 루프 온실은 우주 비행사에게 음식을 제공하는 동시에 공기 재생 및 물 재활용을 지원하여 지구에서 공수해야 하는 재공급 식량의 양을 줄일 수 있습니다."
빈센트 라킹(VINCENT VRAKKING) 독일 항공 우주 센터(DLR)의 EDEN 연구 그룹 소속
Case study iss antarctica content

현재 NASA와 독일 항공 우주 센터가 달과 화성에서의 채소 재배 기술에 대한 일련의 공동 실험을 위해 이 온실을 사용하고 있습니다. NASA 과학자 제스 분첵(Jess Bunchek) 씨는 미래의 우주 비행사가 가능한 한 적은 시간과 에너지를 사용하여 상추, 오이, 토마토, 고추 및 허브를 재배할 수 있는 방법을 시험하고 있으며, 이를 위해 매일 작물을 돌보며 온실 기술과 식물 품종을 시험하고 있습니다.

브라킹(Vrakking)씨는 "우리는 우주인의 요구 및 작업량과 같은 운영 측면에 대해 상당한 양의 실무 지식을 얻고 있습니다. "라고 말합니다. "온실이 달이나 화성에서 실제로 작동을 시작하기 이전에 온실 내 모든 활동과 관련된 절차를 조사하고 최적화해야 우주 비행사가 탐사와 과학에 집중할 수 있습니다."

온도가 영하 50°C까지 내려가는 환경에서는 상상하기 어렵지만, 온실이 작동하기 위해서는 조명 및 기타 전기 장비가 생성하는 열을 제거해 주는 냉각이 필수적입니다. 브라킹(Vrakking) 씨는 "냉각 시스템은 매우 중요합니다"라고 말합니다. "또한 최적의 공기 온도와 습도 수준을 유지하려면, 시설에서 제거할 열의 양을 정확하게 제어해야 합니다."

브레멘에 있는 도매업체 프리고테크닉(Frigotechnik)의 전 지점장인 얀 레빈(Jan Levin) 씨는 처음에는 고객사가 이처럼 까다로운 조건에서 작동 가능한 냉각 시스템을 원한다는 것이 믿기 힘들었다고 회고합니다. 그는 “처음 연락이 왔을 때 직접 만나서 프로젝트에 대해 설명하고 싶다고 하더군요.”라고 덧붙입니다. "우리는 커피를 마시러 갔고, 그들이 달의 기상 조건 시뮬레이션에 대해 이야기하기 시작했을 때 처음에는 농담하는 줄 알았어요."

레빈(Levin) 씨는 Güntner와 연락을 취했고, 회사의 기술팀과 긴밀히 협력하여 적합한 냉각 솔루션을 찾아냈습니다. 정답은 Güntner 플랫 컴팩트 드라이쿨러의 개조된 버전이었습니다. 이것은 상당한 기술적 도전이었습니다.

당시 Güntner의 영업 매니저였던 우도 브룬제스(Udo Brünjes) 씨는 "팬과 모터의 베어링에 특수 윤활이 필요했습니다."라고 말합니다. "이는 매우 낮은 온도에서 점도가 높은 오일이나 윤활유가 필요하다는 것을 의미합니다. 그렇지 않을 경우 팬 베어링이 파손될 위험이 있습니다." 동시에 오일이 더 높은 온도에서 심하게 액화되지 않도록 해야 합니다. 지나치게 액화된 오일은 베어링에 밀착하지 않아 팬이 작동을 멈추기 때문입니다. 또한 케이블은 저온으로 보호하며, 전자 제품이 들어 있는 박스의 결빙을 막기 위한 난방 시스템이 필요했습니다."

"장비는 정말 신뢰할 수 있는 것이어야 했습니다. 남극까지 여행하려면 비용이 많이 들기 때문에 새 부품이나 업데이트가 필요했다면 매우 비쌌을 것입니다."
얀 레빈(JAN LEVIN) 프리고테크닉(Frigotechnik) 전 지점장

Güntner 드라이쿨러는 남극에서 4년 넘게 아무 문제 없이 지속적으로 가동 중입니다. 미래에, EDEN ISS 연구의 혜택을 받는 것은 우주 비행사들만이 아닐지도 모릅니다. 여기서 얻은 지식은 지구의 온실, 특히 극지방이나 사막 지역, 자연재해로 황폐화된 장소에서도 사용될 수 있다고 브라킹(Vrakking) 씨는 말합니다.