상업용 우주 발사가 급증하면서 지구 상층 대기가 독성 물질과 기후 변화 유발 산업 폐기물의 배출구로 전락하고 있다는 연구 결과가 나왔다.

독일 라이프니츠 대기물리학연구소의 로빈 윙 연구원 연구팀은 지난 2월 19일 스페이스X가 통제력을 잃고 추락한 팰컨 로켓의 오염 물질을 추적·분석한 결과를 5일 발표했다. 해당 로켓은 스타링크 위성 20~22기를 궤도에 올린 뒤 재진입 과정에서 상층 대기를 뚫고 추락했다.

연구진은 특정 우주선 파편이 지구 상공 80~110㎞ 상공의 준우주 영역에서 추적·측정된 것은 이번이 처음이라고 밝혔다. 이 영역의 변화는 오존과 기후 과정이 작동하는 성층권에 영향을 미칠 수 있다.

윙 연구원은 이메일 인터뷰에서 "시각적으로 사건 규모가 얼마나 큰지 놀랐다"며 "북유럽 전역에서 연소하는 파편 이미지가 포착됐고, 대기 모델을 사용해 리튬을 출처까지 추적할 수 있었다"고 말했다.

그는 "상층 대기 '무지권(Ignorosphere)'에서 로켓 오염 물질을 감지할 수 있다는 것을 보여준다"며 "문제를 앞서 파악하고 새로운 우주 배출 시대에 맹목적으로 돌진하지 않을 희망이 있다"고 강조했다.

스페이스X 측은 이에 대한 논평 요청에 즉각 응답하지 않았다.

유엔대학교가 2024년 발표한 보고서에 따르면 상업 우주 활동의 급속한 성장이 균일하지 않게 따르는 자발적 지침을 앞지르고 있다. 보고서는 더 많은 글로벌 모니터링과 협력 없이는 위성 발사 수요 증가가 공유 우주 환경에서 오염 위험을 가속화할 것이라고 경고했다.

로켓 오염을 다루는 국제 협약으로는 우주조약과 책임협약이 있다. 이들은 각국이 유해한 오염을 피하고 우주 물체가 야기한 손해에 대한 책임을 받아들이도록 요구한다.

미국 해양대기청(NOAA) 과학자들이 주도한 2025년 연구는 분해된 위성의 배출물이 향후 수십 년간 급증할 가능성이 있다고 결론지었다. 일부 전망에 따르면 2040년까지 최대 6만 기의 위성이 궤도에 오를 수 있으며, 1~2일마다 재진입이 발생해 매년 최대 1만 톤의 산화알루미늄 입자가 상층 대기에 주입될 수 있다.

연구는 이러한 에어로졸이 위성 수가 그 수준에 도달한 후 1~2년 내에 상층 대기 일부를 약 1.5도 온난화시킬 수 있다고 밝혔다. 이는 바람과 오존 화학을 변화시킬 수 있으며 수년간 지속될 수 있다.

해당 입자들은 상층 대기의 다른 촉매 에어로졸처럼 작용한다. 우주선 연소로 생성된 산화알루미늄 먼지는 태양광을 흡수하고 산란시켜 축적된 지역을 온난화시킬 수 있다. 연구진은 이것이 대기 순환을 미묘하게 변화시킬 수 있다고 지적했다.

입자들이 성층권으로 낮게 표류하고 침강하면서 오존 화학과 고고도 구름에 영향을 미쳐 대기를 통과하는 태양광과 열의 이동 방식을 변화시키고 시간이 지남에 따라 기후에 영향을 미칠 수 있다.

2025년 비엔나에서 열린 유럽지구과학연합 회의에서 여러 연구자들은 우주 활동의 잠재적 영향 범위를 설명했다. 그들은 궤도 파편을 넘어 급성장하는 우주 산업이 지구를 보호하고 기후를 조절하는 대기층에 직접 주입되는 새로운 형태의 대기 오염원이라고 밝혔다.

뉴질랜드 캔터베리대학교의 대기과학자 로라 레벨은 대기 중 로켓 배기가스가 오존층 고갈 완화를 위해 힘들게 얻은 성과 일부를 지울 수 있다는 연구 결과를 발표했다.

우주 산업의 고성장 시나리오에서는 연간 2000회의 발사가 있을 수 있으며, 그녀의 모델링은 이것이 약 3% 오존 손실을 초래할 수 있다고 보여준다. 이는 호주의 심각한 산불 시즌의 대기 영향과 맞먹는다.

레벨은 "피해의 대부분은 염소가 풍부한 고체 로켓 연료와 배기 기둥의 블랙 카본에서 나온다"며 "이것은 아마도 미래에 대량으로 사용하고 싶은 연료 유형이 아니다"라고 덧붙였다.

블랙 카본은 태양광을 흡수하면서 성층권 일부를 약 0.5도 온난화시킬 수도 있다. 이는 주변 공기를 가열하고 폭풍과 강수 지역을 조종하는 바람을 이동시킬 수 있다.

회의에 참석한 연구자들은 지난 5년간 재진입으로 상층 대기에 주입된 인공 물질의 질량이 거의 연간 1킬로톤으로 두 배 증가했다고 추정했다. 리튬 같은 일부 금속의 경우 이미 분해되는 유성이 기여하는 양보다 훨씬 많다.

신흥 우주 지속가능성 과학 분야에서 연구자들은 궤도 공간과 준우주가 지구 환경의 일부로 간주되어야 한다고 말한다. 텍사스대학교 오스틴캠퍼스의 항공우주공학 교수 모리바 자가 공동 집필한 2022년 학술지 논문은 대기의 상층부가 인간 활동으로 인한 영향 증가를 경험하고 있다고 주장했다.

논문은 무료 자원으로 보이는 것의 상업적 사용 확대가 실제로는 실제 비용을 다른 사람들에게 전가하고 있다고 지적했다.

독일 브라운슈바이크 공과대학교에서 우주 오염을 연구하는 레너드 슐츠는 작년 유럽지구과학연합 회의에서 "대기에 대량의 촉매 금속을 투입하면 즉시 지구공학에 대해 생각하게 된다"고 말했다.

슐츠는 "더 많은 과학적 확실성을 기다릴 시간이 없을 수 있다"며 "10년 후에는 이에 대해 무언가를 하기에 너무 늦을 수 있다"고 경고했다.