[과학향기 for Kids] 우주에 오래 머물면 몸이 약해진다?! : KISTI의 과학향기

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[과학향기 for Kids] 우주에 오래 머물면 몸이 약해진다?!

<KISTI의 과학향기> 제3151호 2025년 04월 28일

지난 3월, 우주선 문제로 국제우주정거장(ISS)에 9개월 동안 머물렀던 우주비행사 2명이 무사히 지구로 돌아왔어요. 그런데 우주에 너무 오래 머문 탓일까요? 우주비행사들은 불과 9개월 만에 흰머리가 자라고, 살도 빠진 상태였어요. 전문가들은 우주 환경 때문이라고 설명했는데요. 우주에서 대체 어떤 일이 벌어지기에 이런 변화가 나타나는 걸까요?

사진 1. 국제우주정거장에서 포즈를 취하는 미 항공우주국(NASA) 우주비행사들. 이 중 파란 옷을 입은 부치 윌모어(왼쪽)와 수니 윌리엄스(오른쪽)는 지난 3월 지구로 돌아왔다. ⓒNASA

무중력 때문에 뼈와 근육이 줄어든다고?

우리가 살고 있는 지구는 중력이 작용해요. 그 덕분에 빗물이 땅으로 떨어지고, 우리도 땅 위를 거닐 수 있답니다. 반대로 우주에선 중력이 거의 없는 상태라서 사람도 물건도 공중에 둥실둥실 떠다닙니다. 우주비행사들은 무중력 상태가 마치 침대에 누워있는 기분이라고 말해요. 이렇게 들으면 무척 편하고 즐거울 것 같지만, 우리 몸에선 엄청난 변화가 나타나기 시작합니다.

가장 많은 변화가 관찰되는 것은 ‘뼈’와 ‘근육’입니다. 지구에서는 가만히 서 있을 때에도 근육이 자세를 유지하기 위해 열심히 일해야 하지만, 우주에선 중력이 우리 몸을 끌어당기지 않기 때문에 근육이 일하지 않아도 돼요. 그래서 우주에 2주만 머물러도 근육량이 20% 줄어들고, 6개월 이상 머물면 근육량이 최대 30%까지 줄어듭니다. 이렇게 근육이 줄어들면 쉽게 피로해질 수밖에 없답니다.

뼈도 비슷합니다. 우리 몸은 칼슘, 인 등을 재료로 삼아 뼈를 튼튼하게 만듭니다. 그리고 오래되고 약해진 부분은 몸속으로 흡수돼요. 그런데 우주에선 뼈가 우리 몸을 지탱할 일이 적어지는 데다, 뼈가 흡수되는 속도가 만들어지는 속도보다 평균 3배 빨라지기 때문에 뼈가 굉장히 약해져요. 그래서 약한 충격에도 뼈가 부러지기 쉽고, 다시 회복하는 데도 더 오랜 시간이 걸릴 수밖에 없어요. 우주비행사들은 이를 막기 위해 매일 2시간 이상 운동을 하지만, 뼈와 근육이 약해지는 걸 막기는 어렵다고 해요.

사진 2. 우주비행사들은 뼈와 근육을 건강하게 유지하기 위해 매일 2시간씩 운동을 한다. ⓒNASA

우주에서 건강하게 지낼 수는 없을까?

물론 뼈와 근육만 약해지는 건 아닙니다. 우주에선 몸속의 혈액이 상체로 쏠리며 혈액이 제대로 순환하지 못해요. 그 여파로 얼굴은 퉁퉁 붓고, 다리는 가늘어져요. 얼굴이 부은 상태가 유지되면 시력이 나빠질 수 있어요. 몸무게 역시 변화하는데요. 지구와 달리 우주에선 다양한 충분한 영양분을 섭취하기 어려워 몸무게도 줄어들어요.

우주비행사들이 우주정거장이나 우주선 안에서만 생활하면서 벌어지는 문제도 있습니다. 매일 같은 환경에서만 머물다 보니 피부가 건조해지고 가려움을 느끼기도 해요. 게다가 우주정거장과 우주선은 세균이 거의 없는 환경이라 면역력이 떨어지기 쉬워요. 면역력이 떨어지면 감기에 걸리기도 쉬워지고, 금세 피곤해져요. 이 밖에도 우주 방사선 때문에 암과 백내장과 같은 질병에 걸릴 가능성도 높아지는 편이에요.

앞으로 우리는 달과 화성으로도 떠나며 우주에서 머무는 시간이 길어질 예정이에요. 따라서 우주 환경에 오래 머물러도 건강을 유지할 수 있는 방법을 찾아내야만 합니다. 그래서 유럽우주국(ESA)에선 우주비행이 사람들에게 미치는 영향을 파악하기 위해 ‘비발디 3호’라는 프로젝트를 진행하고 있어요.

이 프로젝트의 참가자들은 우주비행사들과 비슷하게 지내기 위해 10일 동안 물침대에 누워 지내야 해요. 식사부터 운동까지 모두 누워서 해야 하죠. 이 과정에서 중력이 거의 없는 환경에서 우리 몸이 어떻게 변화하는지 관찰하는 실험이에요. 다양한 연구를 통해 건강하게 우주에 머물 방법을 꼭 찾아낼 수 있기를 기대해 봐요!

※ 교과서 연계 - 이번 과학향기 에피소드는 어떤 교과 단원과 관련돼 있을까?

5학년 2학기 과학 - 물체의 운동
6학년 2학기 과학 - 우리 몸의 구조와 기능

글 : 남예진 동아에스앤씨 기자, 일러스트 : 감쵸 작가

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