우주에서 물을 98% 회수해도 왜 보급이 필요할까

2026년 10월 31일 기준, 장기 우주 체류를 위한 자원 순환은 이미 쓰이는 기술과 아직 검증 중인 기술이 섞여 있다. NASA는 국제우주정거장(ISS)에서 물 98% 회수 능력을 실증했다고 발표했다. 반면 MELiSSA 운영기관은 자신의 시설을 동물을 승무원 대신 쓰는 지상 통합 실증 시설로 소개한다.15

두 성과를 합쳐 우주에서 먹고 마시는 문제가 거의 해결됐다고 읽으면 안 된다. 이 글에서는 보급을 받기 어려운 장기 임무의 체류 조건을 발사 능력만큼이나 물·공기·식량을 계속 공급할 능력이 제한한다고 해석한다. 생물학적 순환이 모든 임무에서 로켓보다 먼저 병목이 된다는 순위까지 확인된 것은 아니다.

물을 되찾아도 식량까지 되돌아오지는 않는다

물 회수(water recovery)는 사용한 물이나 수증기를 다시 모으는 일이다. 국내 우주 장비 소개와 대기 수분 연구 보고서에서도 물 회수라는 표현을 쓴다.1112 회수한 물을 사람이 마실 수 있게 처리하는 과정은 별도로 필요하다. NASA의 ISS 설명에서는 낮은 압력에서 소변의 물을 증발시켰다가 다시 모으고 남은 농축액에서도 수분을 꺼낸다. 모인 물은 필터와 반응 장치로 처리한 뒤 수질을 검사한다.1

NASA가 2023년 발표한 98%는 이런 처리 계통의 물 회수 성과다. 이전의 전체 회수율 93~94%에서 농축액 처리 장치를 더해 높인 결과다. 식량과 영양분의 자급은 이 98% 수치에 포함되지 않는다.1 식량 재배나 폐기물의 영양분 회수 없이도 물은 물리·화학 장치로 다시 쓸 수 있다.7

이 글의 계산 예시로 회수 대상 물이 하루 100kg이고 회수율이 일정하다면, 94%에서는 하루 6kg, 98%에서는 2kg을 보충해야 한다. 손실량은 회수 대상량 × (1−회수율)이다. 이 단순 비교에서는 물이 계통 밖으로 빠지는 경로와 장치 정지 시간도 제외했다. 실제 ISS 소비량을 추산한 값은 아니다. 작은 비율 차이도 오래 누적되면 보급량을 바꾸지만 높은 회수율 하나로 필요한 초기 저장량과 예비품을 결정할 수는 없다.

물 회수 장치의 배관과 시료 채취 공간을 설명하는 생성 이미지. 실제 NASA·ESA·MELiSSA 시설이 아니며 특정 장비의 설계도가 아니다.

회수율과 운용 신뢰성도 다른 지표다. NASA 연구진의 2024년 보고서는 농축액 처리 장치가 2021년 3월부터 작동했다고 기록하면서 냄새와 정비 문제도 함께 다룬다. 같은 보고서는 독립 기술 실증 장치의 안전한 시험과 필수 생명유지 장치로 인증하는 절차를 구분한다.2 이 글의 판단으로는 물을 많이 되찾았다는 결과 옆에 교체 부품, 정비 시간, 고장 뒤 복구 조건이 붙어야 장기 체류의 근거가 된다.

산소를 만드는 장치에도 빠져나가는 물질이 있다

ESA의 ACLS(Advanced Closed Loop System)는 생물을 키우는 장치가 아니다. 선내 공기에서 모은 이산화탄소를 수소와 반응시켜 물과 메탄을 만든다. 물을 전기로 분해해 산소를 얻는 장치다. ESA 설명에 따르면 메탄과 남는 이산화탄소는 우주로 배출하며 산소 생산에 필요한 물의 약 절반을 내부에서 만들어 낼 수 있다.3

여기서 절반이라는 값의 분모는 산소 생산에 필요한 물이다. 이를 정거장 전체의 물 회수율이나 승무원의 식량 자급률과 비교하면 안 된다. 이 글에서는 배출되는 물질과 외부에서 보충하는 물질을 함께 적어야 순환의 실제 범위를 알 수 있다고 해석한다.

설치와 작동, 장기 신뢰성도 나눠 봐야 한다. ESA는 2019년 보도에서 방문 승무원이 늘었을 때 ACLS의 이산화탄소 제거 기능을 활용했다고 밝혔다. 동시에 당시에는 기포와 입자 문제 등으로 전체 장치가 완전히 가동되는 상태가 아니라고 설명했다.4 이 기록으로는 일부 기능의 궤도 사용을 확인할 수 있다. 다만 2019년의 문제가 2026년에도 그대로 남았는지는 이 근거만으로 단정할 수 없다.

이번 조사에서는 현재 공개된 ESA 개요의 성능 설명을 확인했다. 이 설명만으로 2026년의 누적 가동시간이나 모든 기능의 연속 운용 실적까지 확인하지는 못했다.3 따라서 이 글은 ACLS를 비행 경험이 있는 물리·화학적 재생 장치로 다루되 그 경험을 식량까지 포함한 완전 자급의 증거로 쓰지 않는다.

MELiSSA는 지상에서 생물 사이의 순환을 맞춘다

생물재생형 생명유지시스템(bioregenerative life support system)은 식물과 미생물의 활동을 이용해 물·산소·식량을 재생하려는 시스템이다. 국내 학술지에서는 생명지원시스템이라는 표현도 쓰고 한중과학기술협력센터는 생물 재생형 생명보장이라는 용어를 쓴다.910 이 글에서는 사람이 살아갈 자원을 되만든다는 뜻을 살려 생물재생형 생명유지시스템으로 통일한다.

MELiSSA(Micro-Ecological Life Support System Alternative)는 이런 순환을 연구하는 프로젝트다. MELiSSA의 구상은 폐기물 처리, 질소 전환, 생물을 이용한 공기·먹을거리 생산, 동물 거주를 구획으로 나눈다. 바르셀로나자치대학교의 파일럿 설비는 이 가운데 질소 전환·생물 생산·동물 구획의 연결을 통합하는 단계다. 운영기관은 지상 조건에서 쥐를 사람 대신 사용하며 각 구획을 따로 이해하고 작동시킨 뒤 연결하는 방식이라고 명시한다.5

빛을 비추며 생물을 배양하는 광생물반응기(photobioreactor)도 그 구성 요소다. 국내 대학과 공공기관에서도 미세조류(microalgae, 물속에서 빛을 이용해 자라는 작은 조류) 배양 장치에 이 용어를 쓴다.1314 생물이 들어 있다는 사실보다 생산량을 소비량에 맞춰 조절할 수 있는지가 이번 글의 관심이다.

배양액과 작물 구획을 분리하고 빛과 배관을 관리하는 모습을 설명한 생성 이미지. 실제 NASA·ESA·MELiSSA 시설이나 실험 결과를 촬영한 사진이 아니다.

Sachdeva 연구진은 2021년 논문에서 MELiSSA를 단순화한 지상 장치를 35일간 시험했다. 생쥐 구획에서 나온 이산화탄소를 Limnospira indica 배양에 쓰고, 빛의 세기를 조절해 산소 농도를 맞췄다. 질소를 공급하는 형태에 따라 목표 산소 농도의 달성 여부가 달랐다고 보고했다.6 이 실험은 생물 사이의 기체 교환을 제어했다. 사람이 먹을 식단과 모든 폐기물을 함께 순환시키는 시험까지 수행한 것은 아니다.

운영기관이 소개하는 파일럿 설비는 장기간 연속 운전을 지향하며 여러 구획의 기체·액체 연결을 통합하는 단계다.5 다만 이번에 확인한 운영 소개에는 사람을 지원하는 완전한 순환계의 누적 운전 실적이 제시돼 있지 않다. 특정 실험의 성공, 장기 운전 경험, 우주 임무에 투입할 준비가 끝났다는 판정은 각각 다른 근거를 요구한다.

먹을거리를 기르는 일과 영양분을 되찾는 일은 다르다

NASA가 2025년 소개한 Plant Habitat-07은 수분 조건이 식물 생장과 영양 성분 등에 미치는 영향을 연구한다.8 작물을 잘 기르는 조건을 알아가는 연구와 승무원의 식단을 계속 공급하는 설비는 구별해야 한다.

Monje 연구진의 2025년 학술대회 논문은 생명유지 기술을 단계적으로 발전시키는 안을 제시했다. 물과 공기를 재생하되 식량은 보급받는 단계와, 회수한 물·영양분으로 식량의 상당 부분을 생산하는 단계를 따로 둔다. 또한 기존 지상 실증 다수에서 식물과 사람의 폐기물에 든 무기질을 생산자에게 완전히 돌려주지 못했다고 지적한다.7 이 구분은 개발 제안과 연구진의 검토다. 해당 단계가 이미 달 기지에 구현됐다고 발표한 것은 아니다.

이 근거를 종합하면 생물학적 순환의 부담은 자라는 속도와 필요한 자원이 서로 다른 생물을 연결하는 데 있다고 판단한다. 산소 생산이 잘돼도 먹을 수 있는 부분이 충분한지, 버린 부분의 영양분을 다음 재배에 돌려줄 수 있는지는 따로 확인해야 한다. 한 구획의 처리량을 올리는 선택이 다른 구획에는 부담이 될 수도 있다. 그래서 생물학적 처리로 보급을 줄이는 이익과 조명·제어·정비에 드는 부담을 같은 임무 조건에서 비교해야 한다.

사업의 성과는 회수율 다음의 운전 기록에 있다

이 글은 산업적 관점에서 생명유지 사업의 가치를 최대 회수율 하나로 평가하기 어렵다고 해석한다. 같은 양의 물과 먹을거리를 공급하더라도 전력, 장비 무게, 부품 교체, 승무원의 작업시간이 달라지면 임무에 맞는 선택도 달라진다. NASA의 ISS 시험 보고서 역시 성능과 신뢰성, 장치 통합의 어려움을 검증하는 일을 구분해 다룬다.2

따라서 기업의 실적을 볼 때는 실험 장치 납품과 지속적인 운영 계약을 나누는 편이 타당하다. 지상에서 쓸 수 있는 처리 장비라면 우주용 전체 시스템이 완성되기 전에도 별도 고객을 찾을 여지는 있다. 다만 이는 사업 가능성에 대한 해석이다. 이번 조사에서는 MELiSSA 전체 시스템의 상업 매출이나 고객별 수익성을 확인하지 않았다.

우주산업에서 반복 운항과 서비스 수요를 구별하는 관점을 생명유지에 적용하면 한 번 산소를 만들었다는 결과 뒤에 얼마나 오래 같은 품질을 유지했는지를 물어야 한다. 보급을 받기 어려운 임무라면 고장 난 구획을 격리하고 복구할 수 있는지도 중요하다고 이 글은 판단한다. MELiSSA는 물·공기·먹을거리를 서로 연결할 때 남는 조건을 지상에서 검증한다는 의미가 있다. 이를 우주 자급이 완성됐다는 뜻으로 받아들여서는 안 된다.5

참고문헌

1. [1] Melissa L. Gaskill / NASA, NASA Achieves Water Recovery Milestone on International Space Station, 2023-06-20, 공식 기술 소개, 본문 ECLSS·UPA·BPA·WPA 설명 및 Williamson 발언, 확인일 2026-10-31.

2. [2] Alesha H. Ridley 외 / NASA Johnson Space Center·Leidos, International Space Station as a Testbed for Exploration Environmental Control and Life Support Systems – 2024 Status, 2024-07-21~25, ICES-2024-316 학술대회 기술보고서, §I pp.2–3; §II.A.5 p.6; §III.A.8 pp.11–12; Operations and Certification Approach p.13, 확인일 2026-10-31.

3. [3] ESA, Advanced Closed Loop System, 발행일 미상, 공식 장비 개요, Process 세 번째 항목; Facts 두 번째 항목, 확인일 2026-10-31.

4. [4] ESA, New life support system cleans air during full-house Space Station, 2019-12-10, 공식 운용 보도, 본문 첫 단락·CO2 농축 기능 사용 단락·not yet fully operational 단락, 확인일 2026-10-31.

5. [5] Universitat Autònoma de Barcelona, MELiSSA Pilot Plant – Claude Chipaux Laboratory, MELiSSA Pilot Plant, 발행일 미상, 운영기관의 현행 시설 소개, 첫 단락·five compartments 단락·Today the MPP 단락, 확인일 2026-10-31.

6. [6] Neha Sachdeva, Laurent Poughon, Olivier Gerbi, Claude-Gilles Dussap, Christophe Lasseur, Baptiste Leroy, Ruddy Wattiez, Ground Demonstration of the Use of Limnospira indica for Air Revitalization in a Bioregenerative Life-Support System Setup: Effect of Non-Nitrified Urine–Derived Nitrogen Sources, 2021-08-09, 동료평가 원저, Frontiers in Astronomy and Space Sciences 8:700270, Abstract; Materials and Methods; Results; Conclusion and Future Perspectives, 확인일 2026-10-31.

7. [7] Oscar Monje, Jason A. Fischer, Daniella Saetta, Daniel H. Yeh, Ashley Triana, Luke B. Roberson, Human Exploration Beyond Low Earth Orbit: Staged Evolution of BLiSS Technologies, 2025-07-13~17, ICES-2025-460 학술대회 논문·개발안, Abstract p.1; §II pp.3–4, Figure 2; 단계별 제안, 확인일 2026-10-31.

8. [8] Stephanie Plucinsky / NASA, NASA Harvests Lettuce for Space Station Study, 2025-05-01, 공식 실험 소개, 본문 두 번째 단락, Plant Habitat-07 목적, 확인일 2026-10-31.

9. [9] 최정인·국중후·김상민·Ogundele·김현태 / 한국생물환경조절학회, 밀폐공간 내 압력이 케일의 생육에 미치는 영향 (Effects of Pressure on Kale Growth in Sealed Environments), 2025-10-31, 생물환경조절학회지 34(4):574–581, DOI 10.12791/KSBEC.2025.34.4.574, 서론 두 번째·다섯 번째 단락, 확인일 2026-10-31.

10. [10] 한중과학기술협력센터(KOSTEC), ‘웨궁365’가 최장 거주시간 200일에 도전, 2017-07-12, 정부 지원 과학기술협력센터 기술동향, 본문 첫·마지막 단락, 확인일 2026-10-31.

11. [11] 심창섭 / 사이언스타임즈(한국과학창의재단), 아르테미스 우주비행사, 악취에 시달릴까?, 2020-10-06, 공공 과학문화 매체, 용어 확인용, ISS에서는 용변을 어떻게 처리하나? 절, 확인일 2026-10-31.

12. [12] 이화여자대학교, 2025학년도 동계 이화글로벌프론티어 최종보고서, 발행일 미상, 대학 공개 탐사 보고서, 용어 확인용, 인쇄 p.33, (2) dew-point condensation 기반 산업용 제습기, 확인일 2026-10-31.

13. [13] 이승엽 / 서강대학교 ScholarWorks, 미세조류 배양을 위한 내부 LED 조사형 모듈식 광생물반응기 개발, 2014-11-11, 대한기계학회 추계학술대회 발표 서지, 대학 공개 DB, 제목·발행일·학회명 필드, 확인일 2026-10-31.

14. [14] 국립낙동강생물자원관, 다중 광생물반응기 (Multiple layer photobioreactor), 발행일 미상, 공공기관 연구장비 정보, 장비명·원리 및 특성·활용분야, 확인일 2026-10-31.