By MARK WILDING, WIRED UK

일반 인간 경험이 이루어지는 세계 바깥에서 발생하는 상황을 다루는 것 모두 우주비행사 업무의 일부분이다. 지금도 우주 비행 도중 최초로 정맥혈전증 진단을 받은 국제우주정거장(ISS)에 거주 중인 우주비행사가 느끼는 불편함을 상상할 수 있다. 경정맥에서 혈전을 발견하기 적합한 시간과 장소는 없지만, 지구보다 200마일 이상 높은 곳에서 혈전을 발견하는 것은 특히 불편하다.

ISS가 생명에 위협이 될 수도 있는 질환에 대응하기 위한 혈액 응고 억제제를 운반한다는 사실이 도움이 된다. 우주비행사는 우주선을 통해 의약품이 운반될 때까지 치료를 통해 약 복용량을 1/3가량 줄여야 했다. 그리고 몇 달 뒤, 신원이 밝혀지지 않은 어느 한 우주비행사가 지구로 돌아와 완전히 회복했다.

2020년 1월, 뉴잉글랜드 저널 의학 부문에 상세히 게재된 위의 사건은 다행스러운 결말을 맞이했다. 그 주된 이유는 지구에서 보건복지 전문의와 주기적으로 접촉하고 의약품을 재공급받을 수 있었기 때문이다. 최초의 화성 탐사 임무 당시 재공급된 우주선이나 지구로 돌아가기 위한 긴급 통화가 없었다.

유럽우주국의 의학 프로젝트 및 기술 총괄 조나단 스콧(Jonathan Scott)은 “궁극적으로 몇 가지 중대한 위험을 감수해야 한다. 특히, 지구 궤도를 벗어난다면 더 큰 위험을 감수해야 한다. 지구와 멀어지는 만큼 가능한 범위에서 위험을 최대한 줄이는 것이 우리의 일이다”라고 말했다.
 
지구 궤도 바깥에서 발생하는 위험을 줄이는 것은 쉬운 일이 아니다. 우주 자체가 매우 위험한 곳이기 때문이다. 우주복을 착용해도 우주비행사는 익사 위험성과 손톱이 떨어질 위험성이 커진 상황에 처하게 된다. 지구 대기 바깥을 이동하면 우주비행사는 방사선에 노출된다. 그 결과를 완벽히 이해할 수는 없지만 좋지 않은 영향이 발생할 확률이 높다. 무중력 상태는 흥미롭지만, 뼈와 근육이 감소하는 것을 포함한 온갖 문제의 원인이 된다. 시력을 잃기 시작한 우주 비행사도 일부 존재한다. 이 모든 문제는 우주에 있는 시간이 길어질수록 더 심각해진다.

게다가 우주비행사는 지구에서 누구나 경험하는 건강 문제도 겪지만, 병원에 쉽게 접근할 수 없다. 미국 항공우주국(NASA)은 치통과 코피부터 척추 골절, 화학 화상까지 우주에서 발생할 확률이 높은 의학적 상태 100여 가지를 나열한 명단을 가지고 있다. ISS를 떠나는 것은 가능하지만, 화성으로 가는 길은 어렵다. 화성 왕복 여행은 3년 가까이 걸린다. 즉, 화성 여행을 떠난 우주비행사는 이동 도중 누군가가 의학적으로 긴급한 상황에 처하게 되면 서로 보살펴야 한다.

화성으로 이동하던 도중 심장이 멈춘다면, 다른 우주비행사는 연구원이 우주에서 CRP을 하는 방법을 고려했다는 사실에 안심한다. (한 가지 방법으로 발을 천장에 고정하고, 팔을 아래로 늘어뜨리고는 환자의 흉부를 압박하는 것이 있다) 다양한 연령대와 훌륭한 신체 건강 때문에 우주비행사는 뇌졸중을 앓거나 갑자기 맹장이 터지는 등의 일을 겪게 될 확률이 낮다. 이러한 문제가 실제로 발생한다면, 스콧 총괄이 말한 이른바 ‘치료가 무용지물이 되는 상황’에 처하기 때문에 우주비행사에게 뇌졸중, 맹장 이상 문제가 발생할 확률이 낮다는 사실은 희소식이다. 다시 말해, 우주에서는 뇌졸중 환자나 맹장염 환자에게 어떠한 치료도 할 수 없다.

ISS에서 의료 문제가 발생하면, 우주비행사는 NASA의 여러 의학 전문가의 결합된 의학 지식을 활용할 수 있다. 스콧 총괄은 “환자는 우주 정거장에 있고, 의사는 지구에 있다. 문제가 있을 때 환자는 의사와 상담한다”라고 말했다. 우주비행사가 화성에 도달할 때, 통신 자체가 가능한 상황에서는 커뮤니케이션이 40분간 지연된다. 이와 관련, 스콧 총괄은 “항공우주국 소속 의학 전문가는 우주에서 질병 진단을 하도록 준비하는 것은 물론이고, 치료도 준비해야 한다”라고 설명했다.

인공지능(AI)이 일부 해결책을 제시할 수 있다. 스타트렉에 등장하는 홀로그램 의사를 생각한다면, 적어도 향후 수십 년간은 기대치를 낮추어야 한다. NASA에서 의료 역량 탐구를 담당하는 원소 과학자인 크리스 렌하드트(Kris Lehnhardt) 박사는 “홀로그램 의사를 사용하는 것이 가능해지기까지 매우 오랜 시간이 걸릴 것이다. 의료 긴급 상황의 본질을 말해야 한다”라고 이야기했다.

에마뉘엘 우르퀴에타(Emmanuel Urquieta) 박사는 NASA의 자금 지원으로 심우주 탐사 임무의 헬스케어 연구를 진행하는 우주 건강 변환 연구소(TRISH) 소속 부수석 과학자이다. AI를 완전히 적용하는 것은 먼 훗날 이루어질 수 있으나 우르퀴에타 박사는 일부 AI 기술이 중요한 역할을 하리라 생각한다. 그는 “화성 탐사 임무에서 AI가 필수 기술이 될 것이다”라고 언급했다. 그리고, 화성 탐사 임무에 나서는 이들 중에는 의사도 포함될 것이라고 설명하며, “어떠한 의사도 모든 문제를 알 수는 없다”라고 말했다. 그리고, 당연하게도 우주비행사가 아플 때는 어떻게 할 것인가?

TRISH의 자금 지원으로 이루어지는 연구 프로젝트에는 비의료진이 무겁고 큰 장비와 훈련을 받은 전문 인력이 필요할 수 있는 작업인 질병 진단을 위해 사용하는 수동 초음파 기기 개발 프로젝트인 버터플라이 iQ(Butterfly iQ)가 포함됐다. 비주얼Dx(VisualDx)는 원래 이미지 분석을 통한 피부 상태 확인용으로 개발된 AI 진단 툴이다. 현재, 비주얼Dx의 기술은 우주비행사가 우주에서 가장 보편적으로 겪는 다양한 건강 질환을 진단하도록 변형되었다. 진단할 때, 별도의 인터넷 연결은 필요하지 않다.

유인 화성 탐사 임무에서 의료 장비의 양과 크기 감소, 장비 사용에 필요한 전문 지식의 수준을 낮추는 것이 핵심이 될 것이다. 또 다른 핵심 요소는 소모할 수 있는 충분한 양의 의료 장비이다. 화성 탐사를 할 때, 우주비행사가 우주에서 필요한 것은 모두 지구에서 가져갈 것이다. (ISS의 식수 상당수가 우주비행사의 땀과 소변을 포함한 폐수를 재활용하면서 공급된다.)

NASA가 진행한 어느 한 연구는 화성으로 향하는 우주선에 248리터의 정맥 주사 액체를 싣고는 소형 우주선의 귀한 공간 상당수를 차지해야 한다는 결론을 내렸다. 따라서 지난 10년간 NASA는 식수로 정맥 주사 액체를 제작하는 방법을 연구해왔다. 식수를 이용한 정맥 주사 액체 제작 기술은 현재 재정비되고 있어, 화성 탐사 임무에서 활용할 수 있다. 렌하드트 박사는 “화성으로 향하는 도중 누군가가 질병을 앓게 되거나 다칠 수 있다. 이때, 우주비행사가 수도 시스템의 스위치를 제어하고는 수도꼭지로 가방을 가져다 대면, 5분 뒤에 가방에는 무균 정맥 주사 액체가 가득 차게 될 것이다”라고 설명했다.

ISS가 설명한 것과 같은 혈전 문제는 적절한 의약품 공급 유지도 문제가 된다. 그 부분적인 이유는 우주선에는 의약품 선반을 둘 공간이 제한됐기 때문이다. 게다가 우주에서는 지구보다 더 빠른 속도로 의약품의 유통기한이 줄어든다. 방사선 노출이 그 원인인 것으로 추정된다. 또, 우주비행사는 많은 약물을 복용한다. 2017년에 공개된 ISS의 우주비행사 관련 어느 한 연구에서 우주비행사가 매주 평균 4가지 약물을 복용한다는 사실이 드러났다.

영국 노팅엄대학교 생물 물리학 교수 필 윌리엄스(Phil Williams)는 세계 최초로 우주의 약물 분야인 우주 약학 연구 프로그램을 이끌었다. 윌리엄스 교수팀은 우주의 면역 체계 및 항체 저항 문제를 연구한다. 또, ISS에 선충류로 알려진 작은 벌레를 보내 극미중력 상태에서 근육이 파괴되는 과정을 연구한다.

윌리엄스 교수팀은 의약품 공급 문제 해결 방안도 조사 중이다. 윌리엄스 교수는 “우주 현장에서 수요에 따라 맞추어 의약품을 제조하는 방안을 모색하고 있다”라고 밝혔다. 윌리엄스 교수팀은 방사선 저항성을 지닌 박테리아에서 단백질 생성 기계를 우주로 운반하고는 기계를 단백질 기반 약물에서 DNA와 연결하는 방식으로 실험용 튜브에서 의약품 공급을 추가로 늘리는 데 성공했다. 윌리엄스 교수는 미래에는 3D 프린팅 기술을 사용해, 블랙박스를 두고는 박스에 개인이 원하는 약을 입력하면 바로 제조될 수 있을 것이라고 언급했다.

3D 프린팅 기술은 화성 탐사 임무에 적용될 수도 있고, 적용되지 않을 수도 있다. 만약, 인간이 단 한 차례라도 다른 행성을 복제하게 된다면, 우주에서의 의약품 제조에서 더 나아갈 필요가 있다. 그 과정에는 3D 프린팅 의학 및 수술 도구 개발과 심지어 장기 이식까지 포함될 수 있다. 현재 ISS에서 인간의 심장을 프린트할 수 있는지 연구가 이루어지고 있다.

궁극적으로 최소한의 자원으로 각종 의료 상황을 다루는 방법을 연구하는 것이 심우주 탐사에 필수가 될 것이다. 그러나 그만큼 지구 애플리케이션도 많이 필요하다. 결국, 우주에서 치료가 무용지물이 되는 상황을 줄일 수 있다면, 지구에서도 치료 문제를 줄일 수 있다. 윌리엄스 교수는 “화성에서 환자를 치료할 수 있다면, 어디서나 환자 진료가 가능해질 것이다. 남극과 해저, 아프리카의 UN 난민 수용소, 현지 병원 등 어디서나 환자를 진료할 수 있을 것이다. 장소는 중요하지 않을 것이다”라고 설명했다.

** 위 기사는 와이어드UK(WIRED.co.uk)에 게재된 것을 와이어드코리아(WIRED.kr)가 번역한 것입니다. (번역 : 고다솔 에디터)

<기사원문>
What happens when you have a heart attack on the way to Mars?