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이소연 씨, 동승 우주인에 10가지 한국우주식품 대접
교육과학기술부는 오는 12일 우주인의 날을 기념하며, 이소연 우주인이 국제우주정거장에서 한국우주식품으로 우주만찬을 실시할 예정이다.
우주인의 날은 1961년 4월 12일 세계 최초 우주인 유리 가가린을 실은 ‘보스토크 1호의 무사 귀환을 기념하며 제정된 날로, 러시아에서는 가가린 동상에 헌화하는 등 축제가 펼쳐진다.
이소연씨는 국제우주정거장(ISS)에 동승한 우주인을 초대하여 총 10가지의 한국 우주식품을 대접할 예정으로, 우주에서의 한정식 만찬을 통해 세계 우주인들에게 한국 음식을 홍보하고 한국 우주식품의 우수성을 널리 알릴 계획이다.
이들 한국식 우주식품은 한국식품연구원과 한국원자력연구원이 식품업체 연구소와 함께 개발한 것으로「동결건조 고온 멸균상태로 포장 방사선을 쪼여 미생물을 멸균하는 방식 등으로 우주식품을 개발했다.
이소연씨를 비롯한 우주인들은 원터치 캔 형태로 포장한 우주김치, 동결 건조된 우주밥, 튜브형 용기에 담아 뜨거운 물을 붓고 빨대로 먹는 우주된장국, 고추장, 볶은 김치로 우주 저녁 식사를 마친 후, 우주디저트로 방사선으로 멸균된 생식바와 수정과, 녹차, 홍삼차로 입가심할 수 있다. 또한 우주인이 자유시간에 간식거리로 즐길 수 있는 우주라면은 70℃에서 5분 만에 조리하여 먹을 수도 있다.
이소연씨는 한국식 우주만찬과 함께 우주식품을 맛보고 즐기는 한편 식사할 때 맛, 조직감, 생리적인 거부감 등을 평가하는 우주식품 실험을 2회 실시한다. 이 실험을 통해서 한국 우주식품이 실제 우주에서는 어떤 맛인지를 포함한 한국 우주식품에 대한 기초자료를 확보할 수 있을 것으로 보인다.
우주식품은 우주라는 특수 환경을 고려해야 하므로 까다로운 시험과 공정을 거쳐야 우주식품으로 인증을 획득할 수 있어, 지금까지 러시아, 미국 등에서 개발된 우주식품은 300여 종에 지나지 않으며, 실제로 식단으로 사용되는 우주식품은 이중 100여 종으로 알려져 있다.
이날 우주인은 우주 만찬 외에도 우주에서의 첫 번째 생방송을 할 예정이며, 7가지 우주과학실험을 한다. 전날에 이어 계속 실시되는 실험 외에 새롭게 실시하는 것은 우주 저울 실험, 안구압 측정, 제올라이트 실험 등이다.
<우주저울 실험>은 무중력환경에서 소질량(5kg 이하) 물체의 질량을 측정하는 장비를 사용하여 실험용 우주저울의 성능을 실험하게 된다. 또한,「안구압 측정 실험」은 무중력 상태에서 우주환경이 눈과 심장에 주는 영향을 실험하는 것으로, 이소연씨는「휴대 압안 측정기구」를 통해 하루 동안의 안압변화를 측정하게 된다. 아침 기상 직후부터 취침 전까지 매 3시간마다 안압변화를 측정한 데이터를 지상에서의 안압측정결과와 비교분석하게 될 것이다.
제올라이트 실험은 선진국들이 그동안 ISS에서 많이 실시한 과학실험의 하나로, 제올라이트는 ‘끓는(zeo) 돌(lite)’이라는 뜻의 합성어이다. 지상 실험에서의 실험이 중력의 작용으로 입자가 고르지 못한데 반해, 우주공간의 무중력 상황에서는 완벽하게 같은 모양과 크기의 제올라이트 입자를 얻을 수 있는데, 이소연씨는 총 1g 정도를 합성하여 지구로 가져오게 된다.
우주인들 어떤 음식 먹나?(NASA 자료)
건조 식품: 더 쉽게 보관하기 위해 음식에서 수분이 제거한 것으로 먹기 전에 물을 첨가하여 먹는다. 재수화 가능 식품에는 음료도 포함한다. 오트밀과 같은 뜨거운 시리얼도 재수화 가능 음식이다.
중간 수분 식품: 중간 수분 음식들은 어느 정도의 수분은 제거하고, 부드러운 질감을 유지할 만큼의 수분은 남겨놓은 음식이다. 이런 방법은 다른 특별한 준비과정을 거치지 않고 음식을 먹을 수 있게 한다. 이 음식들에는 반건조시킨 복숭아, 배, 살구, 건조 쇠고기 등이 있다.
내열 식품: 내열처리 된 음식은 실온에서도 보관될 수 있도록 열처리 된 음식이다. 대부분의 과일과 생선류가 캔 안에서 내열처리 된 것이다. 캔은 보통 식료품점에서 흔히 볼 수 있는 당겨서 뚜껑을 여는 형식의 캔이다. 푸딩 종류들은 플라스틱 컵에 담긴다.
자연식품: 이 음식들은 바로 먹을 수 있고 신축성 있는 주머니에 담겨있다. 예로는 땅콩, 귀리바, 쿠키 등이 있다.
방사처리 된 식품: 이들 음식은 조리되어서 신축성 있는 호일 주머니에 담겨, 방사능으로 살균처리 되어 실온에서도 보관할 수 있다. 다른 방사처리 된 음식도 개발 중에 있다.
냉동식품: 이 식품들은 재빨리 냉동되어 큰 얼음결정이 생기지 않도록 만들어졌다. 이것들은 원래의 질감이 보존되어 신선한 맛을 느낄 수 있도록 되어있다. 예로는 치킨파이 등이 있다.
신선한 식품: 이 식품들은 가공되지도, 인공적으로 보관되지도 않았다. 예로는 사과와 바나나가 있다.
냉장식품 이 식품들은 상하지 않으려면 차갑거나 시원한 온도에서 보관되어야 한다. 크림치즈나 사워크림 등이 예이다.
ISS 셋째날 우주 과학 실험
안구압 측정 및 심장 실험(24시간 홀터 장비 실험) 우주환경이 안구압과 심장에 미치는 영향 연구이다.
실제로 우주에 나가게 되면 우리 몸은 지상과는 다른 많은 변화를 겪게 되는데, 중력이 없어서 우리 몸의 혈압도 지상과 크게 달라진다. 인체는 중력의 변화에 따라 강한 스트레스를 받기 때문에 미국, 러시아 등에서 우주환경이 신체에 미치는 영향에 대한 연구를 꾸준히 진행해 왔다.
지상에서 심장 혈압은 약 100㎜Hg이지만, 중력의 영향으로 머리는 약 70㎜Hg, 다리는 심장의 두 배인 약 200㎜Hg 정도. 하지만, 아래로 당기는 중력이 거의 없는 우주에서는 몸 안의 혈압이 모두 약 100㎜Hg로 유지된다. 이러한 혈압의 차이가 신체의 변화를 일으키게 되는데 혈압이 절반가량 떨어지는 양쪽 다리의 혈액량은 줄어들어 다리가 가늘어지는 반면, 머리의 혈압은 높아지면서 얼굴이 부풀어 오르게 되며, 뇌가 체액의 10%를 추가로 배출시키도록 하기 때문에 심장에 부담을 주게 된다.
이러한 변화는 매우 민감한 기관인 눈에도 큰 영향을 미치게 되는데, 일반적으로 정상 성인의 평균 안압은 15mmHg가량인데, 안압이 지나치게 낮아져도 눈이 너무 말랑말랑해져서 제대로 기능을 하지 못하게 되지만 무중력상태에서 안압이 높아져도 시신경이 손상 받을 확률이 높아지게 된다. 우주인 선발에서 녹내장 환자가 배제되는 이유도 우주에서는 안압이 높아져 안구가 손상될 우려가 있기 때문이다.
이소연 우주인은 ISS에서 12일과 16일 2회 걸쳐 안구압 측정 실험을 실시하고, 24시간 홀터 장비를 통한 실험은 14일, 15일 이틀간에 걸쳐 진행, ‘안압계와 심전도 모니터링 장비’를 사용하여 우주에 있는 기간 중 이틀 동안 자신의 신체에서 발생하는 일을 기록하게 된다. 안압계는 안구에 압력을 가했을 때의 자각 감각감광을 이용해 안구압을 측정하고, 심전도 모니터링 장비는 우주인 심장에 우주비행 전과 우주환경에서 각각 24시간 동안 심전도를 측정하게 된다.
이 실험 장비는 지난 2월 무인 화물우주선인 프로그레스호에 실려 먼저 우주정거장(ISS)으로 가 있는 상태로 이 실험을 제안한 공군 항공우주의료원장 정기영 대령(50)은 "하루 동안 우주인의 안압 변화를 측정하는 것은 이번이 세계 최초"라며 "이번 안구압과 심장의 변화 연구를 통해 인간이 우주에서 장기 체류하며 건강을 유지하는 방법을 찾는 데 이정표가 될 것"이라고 설명했다.
제올라이트 실험 :「미세중력에서 제올라이트 합성과 결정성장 실험」
제올라이트는 정유회사들이 원유로부터 가솔린과 디젤 등을 생산하는 촉매로 가장 먼저 사용되기 시작, 현재 가장 많이 사용되고 있는 분야는 세제분야이다. 빨래할 때 쓰는 합성세제의 30~40%가 제올라이트이며, 그밖에 탈취제, 탈수제, 건축자재, 이온교환제 등 산업계와 일상생활에서 제올라이트가 광범위하게 사용되고 있다.
제올라이트 실험은 선진국들이 그동안 ISS에서 많이 실시한 과학실험의 하나로, 이렇게 관심을 끄는 이유는 특별한 구조 때문이다. 제올라이트를 전자현미경으로 관찰하면 1μm2 크기의 면적에 1nm 크기의 구멍이 100만 개나 보이는데, ‘나노채널’ 혹은 ‘나노세공’이라 불리는 이런 미세 구멍들 덕택에 제올라이트는 다른 미립 물질을 흡착하는 능력이 뛰어나고 분자 여과기 구실을 한다.
지상 실험실에서도 실리콘과 알루미늄을 함유한 알칼리 용액을 섭씨 100도로 가열하는 방식으로 제올라이트 입자들을 만들 수 있지만, 중력이 작용하기 때문에 얻어진 입자가 그리 고르지 않다는 치명적인 약점이 있다. 무중력인 우주정거장이라면 상황이 달라지는데, 생성된 입자들이 가라앉지 않기 때문에 완벽하게 같은 모양, 같은 크기의 입자를 만들 수 있을 것으로 기대되며, 이러한 균일한 입자를 만들어 오는 것이 이번 이소연 우주인이 해야 할 실험임무이다.
이번 과제 실험제안자인 서강대 화학과 윤경병 교수는 “비싼 값을 지불해 얻게 될 1g의 제올라이트 마이크로 레고블록을 이용하여 다양한 형태의 3차원 구조물을 만들 계획이다”며, “이 구조물 속에 특정 파장의 빛이 틈새로 들어왔다가 다시 빠져나가지 못하게 되는 이른바 '빛을 가두는 마이크로 벽돌 건물'이 만들어져서, 이런 구조물은 광컴퓨터나 광통신의 스위치가 되는 등 활용분야가 무궁무진하다”고 실험의 기대효과를 밝혔다.
우주저울 실험- 미세 중력상태에서 소질량 물체의 질량 측정장비 개발
우주저울은 우주와 같은 무중력환경에서 5kg 이하의 소질량물체의 질량을 측정하기 위한 장비로서, 한국 우주인이 국제우주정거장에서 수행할 과학임무 중의 하나이다. 현재 국제우주정거장에서 진행 중인 과학 임무 중에 우주인 장기 체류에 대한 생명과학 (Life Science)연구 및 재료과학 등에 많은 관심을 가지고 있는데, 이러한 임무를 수행하기 위해 가장 기본적인 것은 측정 장비이다. 따라서 우주저울의 제작 및 개발을 통해 향후 국제우주정거장 활용한 과학실험과 우주탐사 장비 개발에 기반기술로 활용 가능할 것이다.
우주저울의 주요 특성은 다음과 같다.
총 무게(지상): 약 6.9kg
크기: 27cm x 27cm x 37cm
측정방법: 측정시료와 표준질량을 동일하게 가속시켜 관성력을 얻은 후, 둘 사이의 관성력을 측정, 관성력의 비에 의해 시료의 질량을 계산한다.
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우주정거장에 한식 만찬상 차려진다
