인공중력의 시대는 언제 올까? ― ‘회전하는 우주선’의 모든 것

 

chatGPT - 인공중력 우주선(지브리 스타일)

I. 중력이 사라지면 몸이 변한다

지구 밖에서는 물건을 잡아끄는 힘이 거의 없다. 이렇게 오래 지내면 뼈가 약해지고 근육이 줄어들며 시력까지 흐려진다. 그래서 과학자들은 우주선을 돌려 가짜 중력을 만드는 방법을 연구한다. 하지만 실제 우주선 안에 인공중력이 없는 이유는 무엇일까?

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II. 다섯 가지 큰 장벽

장벽	핵심 한마디	설명
크기와 무게	"커야 편하다"	반지름 30 m 원통이 필요하지만 수백 톤을 궤도로 올려야 한다.
구조 강도	"벗겨지면 끝"	돌 때 벽에는 기가파스칼급 인장력이 생겨 초강재가 필요하다.
역학 복잡성	"멈추기 힘들다"	도킹·방향 전환 때 회전을 끄려면 많은 연료가 든다.
생리 불확실성	"멀미 난다"	반경이 작고 속도가 빠르면 머리·발 힘 차이로 어지럽다.
비용	"ISS보다 비싸다"	ISS도 1 조 달러. 회전 정거장은 그 이상이 든다.

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III. 지금까지 제안된 설계

프로젝트	규모·속도	현재 단계
NASA Stanford Torus (1975)	반경 890 m·1 rpm	종이 설계만 존재
ESA Elysium Link (2019)	반경 30 m 모듈 2개·4 rpm	지상 시험 미완
NASA Spin‑Hub (2028 목표)	ISS에 반경 4 m 캡슐·10 rpm	개념 설계 중
SpaceX 덤벨 화성선	모듈 200 m 케이블·1 rpm	연구 문서 단계

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IV. 앞으로 기대할 시나리오

• 작은 원통 실험 2030년대 초, 지름 6 m 회전 캡슐을 시험해 식물·마우스를 돌려 본다.

• 화성 수송선 덤벨 모델 비행 중 거주 모듈과 엔진 모듈을 250 m 케이블로 벌려 1 rpm으로 회전, 도착 전엔 회전을 멈춘다.

• 상업용 우주 호텔 2040년대, 반지름 60 m·1 rpm으로 손님이 걷고 뛰는 ‘우주 달리기 트랙’을 제공한다.

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V. 결론 ― 만들 수 있지만 값이 비싸다

인공중력은 물리적으로 간단하다. 반지름과 회전속도를 맞추면 지구 힘과 거의 같은 가속도가 나온다. 그러나 크고 무거운 구조물을 쏘아 올리는 비용, 멀미와 강도 문제, 복잡한 제어 시스템이 아직은 투자를 망설이게 한다. 달·화성을 오래 오가는 시대가 오면 작은 회전 실험이 먼저 등장하고, 그 성공이 큰 회전 우주 호텔로 이어질 것이다.

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참고문헌

• Hall T. et al. Artificial Gravity: A Critical Review. NASA JSC‑754J, 2024.
• Sato Y. “Kinematic Constraints of Small‑Radius AG Modules.” Acta Astronautica 209 (2025): 25‑33.
• Garriott O. “Life Without Gravity.” Scientific American, 2023‑11.
• ESA. Rotational Habitat Pre‑Phase A (ESA‑HSF‑AG‑2025), 2025.
• Weir J. “Commercial Spin Station Concepts.” AIAA SPACE Forum 2024.

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