우리얘기

<국제 사찰시료 분석 실험실 네트워크 관련 자료> 

1. IAEA-NWAL
 ○ IAEA에서는 전 세계에서 수집되는 사찰시료의 정밀분석을 위해 사찰시료 분석 실험실 네트워크(IAEA-NWAL; NetWork of Analytical Laboratories)를 운영하고 있으며 실험실의 기술적 수준, 국가적 능력 등을 고려해 분석 기술을 갖춘 기관들을 가입시키고 분석을 위탁하고 있음
 ○ 사찰시료 분석에는 총량분석과 입자분석 분야가 있으며, NWAL도 총량분석 네트워크와 입자분석 네트워크로 나뉨

2. 사찰시료 총량분석
 ○ 사찰시료에 포함된 핵물질 전체를 한꺼번에 분석하는 방법으로서, 시료 내 핵물질의 총량 정보와 평균적인 동위원소비 측정 가능
 ○ 시료가 수집된 시설의 핵활동 유무에 대한 판단 근거 제공
 ○ 총량분석 절차
    1) 시료 회수 : 고온 가열로 시료 내 핵물질 회수
    2) 고순도 산처리 : 핵물질 용액화
    3) 기준 물질 첨가 : 총량 정보를 얻기 위한 기준 물질 첨가
    4) 핵물질별 화학 분리 : U, Pu, Am 등의 핵물질 분리
    5) 질량 분석 : 동위원소비 측정
    6) 결과 처리
 
3. 청정실험연구동 건설 현황
 ○ 건물 규모 : 총 1,400m2, 지상 1층/지하 1층
 ○ 건물 내용 : 청정실 (약 500m2), 일반실험실 (약 65m2), 기타 (840m2)
 ○ 소요 예산 : 40억원
 ○ 진행 현황
   - '10년도 상세 설계 완료
   - '11년도 4/4분기 착공
   - '13년 상반기 내 준공 예정 
  
4. 총량분석 분야의 IAEA-NWAL 가입 실험실 현황

  사용후핵연료는 원자력발전소에서 핵연료가 전기 생산을 위한 수명을 다해 더 이상 핵연료로서의 능력을 상실할 때 이를 원자로에서 배출시키고 난 후를 일컫는 말이다.
일반적으로 원자력 발전소에 장전되는 핵연료는 우라늄 산화물 형태로, U-235 농축도가 약 3.5 %이며 나머지 약 96.5 %의 우라늄은 핵분열을 하지 않는 U-238로 구성돼 있다.
핵연료는 원자로에서 약 3년 동안 전기 생산을 하고 난 뒤 방출되는데, 방출된 사용후핵연료에는 연소 과정에서 생성된 플루토늄이 약 1.2%, 우라늄보다 무게가 무거우며 방사선을 많이 내는 동시에 방사선을 방출하는 반감기가 수 만년에 이르는 미량의 핵물질[Np, Am, Cm 등]들이 약 0.2%, 그리고 방사선은 그리 많이 방출하지는 않지만 오랜 세월이 지나면 자연으로 침투해서 토양을 오염시키고 반감기가 수십만 년에 이르는 요오드-129 및 테크네슘-99이 약 0.1 %, 그리고 방사선을 방출하는 반감기는 그리 크지 않지만 많은 양의 방사선을 방출해서 너무 뜨거워 접근하기조차 어려운 세슘과 스트론튬이 약 0.5%, 그밖에는 핵분열에 참여하지 않은 잔여 우라늄을 포함하여 안정원소가 약 98%가 함유돼 있다.
따라서 사용후핵연료는 핵연료의 핵분열 과정에서 발생하는 2%의 원소들로 인해 사람들이 직접 취급하거나 접근하기가 매우 어렵기 때문에, 생활환경에서 안전하게 격리시키던가 아니면 사용후핵연료에 대한 위험성을 느끼지 않도록 만들어야할 과제를 안고 있다.

2. 사용후핵연료 관리, 무엇이 문제인가?

  사용후핵연료를 어떻게 관리하고 처리하는 것이 인류에 도움이 될 것인지 여러 나라들이 오랜 시간 동안 많은 고민을 해왔다.
프랑스의 경우 사용후핵연료에 포함된 플루토늄을 이용하면 상당한 기간 동안 인류가 에너지 걱정을 하지 않아도 된다고 여겨온 반면, 미국은 플루토늄이 핵무기급 물질로 전용될 수 있다고 판단해서 사용후핵연료의 그 어떤 형질 변경도 수용하지 않고 미국을 포함한 다른 나라들에도 형질 변경을 하지 말도록 권고해 오고 있다.
또한 핀란드는 사용후핵연료를 이미 수명을 다한 쓰레기로 판단해서 지하 500~1,000 m의 깊은 땅속(심지층)에 묻어 버려 우리의 생활환경에서 영원히 격리시키면 사용후핵연료가 지니는 위험성이나 핵물질 전용과 같은 우려를 하지 않아도 된다고 생각했다.
이와 같이 세계 각국은 다양한 형태의 사용후핵연료 관리방안에 대해 연구 중에 있으며, 그 최종 결정은 기술에 대한 검토가 끝난 후 결정될 전망이다.
  그러나 우리나라 같이 국토가 좁고 인구밀도가 높은 국가에서 사용후핵연료를 직접처분 하는 방식을 택할 경우, 누적되는 사용후핵연료의 양만큼 처분장을 계속적으로 증설해야 하는데, 이에 대한 국민의 지지를 얻어내는 것은 매우 어려운 문제이다.
인류가 원자력 발전을 시작한지 50년이 흐르다 보니 국가별로 원자력발전소에서 발생한 사용후핵연료도 상당량에 달하고 있다. 지구온난화와 화석연료 고갈로 세계 각국이 원자력 발전 확대를 계획하고 있지만, 이를 위해서는 누적되고 있는 사용후핵연료를 기존의 처리/관리 방법이 아닌 보다 혁신적인 방법으로 처리할 필요성이 시급하게 대두되고 있다.
따라서 미국, 프랑스, 일본 등 원자력 선진국들은 환경친화적이고, 핵확산 위험성이 없는 사용후핵연료 처리기술을 개발하는데 총력을 기울이고 있다.

3.  파이로프로세싱은 무엇이며, 우리가 선택할 최선의 기술인가?

3-1. 기존의 재처리 기술
  일반적으로 사용후핵연료 처리 기술은 보통명사로 '재처리(reprocessing)' 라고 불리고 있다.
이 기술은 사용후핵연료에서 플루토늄을 단독으로 분리해 낼 수 있어서 핵무기를 보유하고 있는 나라는 모두 이 기술을 보유하고 있다고 말할 수 있다.
따라서 이 기술의 확대는 아무리 원자력을 평화적으로 이용하려는 의도를 지니고 있다하더라도 곧 핵무기 제조의 확대로 이어질 수 있기 때문에 국제사회는 이 기술의 추가 확산을 우려하고 방지하려는 노력을 끊임없이 경주해 오고 있다.
  재처리 기술은 사용후핵연료를 질산에 용해시켜 수용액 상태로 만든 다음 여기에 녹아있는 여러 원소들을 TBP라고 부르는 유기용매와 접촉시켜 원하는 원소 즉 우라늄이나 플루토늄을 유기용매 쪽으로 추출해 내고 이를 다시 질산 용액과 접촉시켜 원하는 우라늄이나 플루토늄을 개별 분리해 내는 기술을 일컫는다.
이 기술을 이용하면 사용후핵연료에 있는 우라늄과 플루토늄을 순수하게 개별 분리 회수할 수 있지만 그 밖의 원소들, 즉 반감기가 길고 방사선이나 열을 많이 방출하는 원소들은 별도 처리하지 않고 유리 재료와 혼합하여 유리화 폐기물을 만들게 된다. 이러한 유리화 폐기물은 궁극적으로 영구처분을 위해 임시로 관리하고 있는 저장소에 저장되고 있다.
  이 기술은 핵무기급으로 전용이 가능한 순수한 플루토늄을 생산할 수 있다는 우려 이외에도 사용후핵연료의 전체 관리 측면에서도 실익이 별로 없는 기술로 판단되고 있다.
최종 폐기물에 반감기가 수십만 년에 이르는 원소와 열을 다량으로 방출하는 원소들이 모두 포함되어 있어 처분장의 공간을 줄이거나 폐기물의 관리 기간을 단축시키지 못하기 때문이다. 때문에 미국 등 원자력 선진국은 환경친화적이면서도 핵확산저항성을 갖춘 사용후핵연료 처리 기술 개발을 제1순위로 고려하고 있다. 

3-2. 파이로프로세싱(pyroprocessing) 기술
  이같은 노력의 일환으로 미국은 20년 전부터 고온에서 사용후핵연료를 처리하는 파이로프로세싱 기술을 개발해 오고 있다. 이 기술의 가장 큰 장점은 근원적으로 순수한 플루토늄을 분리할 수 없으며, 핵무기 제조에는 전혀 전용될 수 없는 기술이라는 점이다.
또 이 기술은 500 oC 이상의 고온에서 소금을 용융시킨 것과 거의 흡사한 용윰염 상태에서 전기를 이용해서 처리하기 때문에 쉽게 접근하기가 어려운 기술로 평가받고 있다.
파이로프로세싱의 또다른 장점은 사용후핵연료의 문젯거리인 반감기가 길고 방사선을 많이 방출하는 원소들을 한데 묶어 그룹으로 분리할 수 있으며, 분리한 후에도 소규모 저장이 용이해 필요시 이들 원소들이 우리 환경에 더 이상 영향을 주지 않도록 소멸 처리시키기에 매우 적합한 기술이라는 점이다.
  파이로프로세싱 기술의 핵심은 고온의 용융염 매질에서 전기를 이용해서 사용후핵연료를 처리하는 것으로, 첫 공정은 사용후핵연료를 금속 물질로 변환시키는 것이다.
이 금속 물질에는 우라늄과 플루토늄, 반감기가 길고 방사선을 많이 방출하는 미량의 핵물질 군들이 모두 포함되어 있다. 이를 다시 앞서와 유사한 고온의 용융염 매질에서 전기를 이용하면 대부분의 우라늄만을 선택적으로 회수할 수가 있다.
그런 다음 다시 전기를 이용해서 잔여 우라늄과 플루토늄을 포함한 미량의 핵물질 군을 함께 회수하게 된다. 이같은 공정의 특성상 파이로프로세싱 기술은 종전의 재처리 기술과 달리 플루토늄의 선택적 분리 가능성이 근원적으로 차단되어 있다.
어떤 인위적인 방법을 동원하더라도 각 물질들이 지니고 있는 전기화학적 특성 등으로 인해 우라늄을 제외하고는 그 어떤 핵물질도 단독적으로 분리해 낼 수 없기 때문이다. 
  파이로프로세싱으로 회수해낸 핵연료 물질은 현재 개발되고 있는 고속로에서 전기를 생산하면서 모두 안정한 원소로 변환시켜 줄 수 있기 때문에 사용후핵연료가 지니는 위험성은 모두 없애버릴 수 있다.
그리고 사용후핵연료를 처리하는 과정에서 발생하는 용융염 폐기물은 거의 대부분 재생되어 폐기물로 버리지 않고 원래의 공정 시스템으로 순환시킬 수 있다. 핵확산 위험성이 없고 환경친화적인, 21세기형 사용후핵연료 관리 방법인 것이다.  

파이로프로세싱 개념

파이로프로세싱 공정

 
4. 파이로프로세싱이 우리에게 어떤 미래를 약속할 수 있는가?

  파이로프로세싱 기술이 실용화되면 사용후핵연료를 직접 처분할 경우에 비해 고준위 방사성 폐기물 처분장의 규모를 100분의 1 정도로 감소시킬 수 있다.
우리나라의 경우 소규모의 고준위 방사성 폐기물 처분장만 확보하더라도 앞으로 100년 이상은 사용후핵연료 관리라는 골치 아픈 문제를 쉽게 해결할 수 있게 된다.
  파이로프로세싱 기술이 우리에게 주는 또 다른 큰 혜택은 이 기술이 고속로와 결부될 때 고준위 폐기물의 관리기간을 수십만년에서 수백 년으로 단축시킬 수 있어 지질학적 예측 가능 범위 안에서 처분장 부지를 선정 할 수 있는 등 고준위 폐기물 관리의 안정성이 대폭 높아지게 되며, 이로 인해 후손에게 핵 쓰레기를 대물림한다는 우려를 불식시킬 수 있다는 것이다.
  또한 파이로프로세싱 기술은 현존하는 사용후핵연료 처리 기술 중 가장 핵확산저항성이 뛰어나, 원자력의 평화적 이용을 갈망하는 국제사회의 여망에 가장 적합한 기술이며, 또한 전체 공정이 간단해서 상업화에 성공하면 경제성 또한 경쟁력이 높아 개발의 부가 가치가 높다는 장점이 있다.

<보충설명>

사용후핵연료 '재처리 기술'을 개발했다는 표현에 대해

재처리(reprocessing)는 사용후핵연료에서 플루토늄을 단독으로 분리해낼 수 있는 기존의 습식 재처리 기술(PUREX 공법)을 지칭하는 용도로 통용되고 있습니다.
반면, 한국원자력연구원이 1997년부터 개발해온 파이로프로세싱(pyrocessing)은 기존의 재처리 기술과는 근본적으로 원리가 다를 뿐 아니라, 핵무기 전용 우려가 있는 재처리와 달리 어떤 방법으로도 플루토늄을 단독으로 추출해낼 수 없도록 공정을 설계해 핵확산저항성이 보장된 신기술입니다.
따라서, 한국원자력연구원은 파이로프로세싱 기술이 기존의 재처리 기술과 혼동되는 것을 막고 우리 원자력계의 사용후핵연료의 평화적 재사용 의지를 분명하게 나타내기 위해 파이로프로세싱을 '재처리'가 아닌 '재활용(recycling)'이라는 용어로 구분해서 표현하고 있습니다. 

'사용후핵연료 처리 시설을 구축'했다는 표현에 대해

한국원자력연구원이 구축한 PRIDE는 이미 배포해드린 보도자료에서 밝힌 대로 실제 사용후핵연료를 처리하는 시설이 아니며, 천연 우라늄보다도 방사능 준위가 낮은 감손 우라늄을 사용해서 만든 모의 사용후핵연료를 이용해서 파이로프로세싱 공정을 시험하는 시설로, 연구원은 파이로프로세싱 기술의 타당성을 검토하기 위해 향후 2020년까지  PRIDE를 이용한 기초 원천 단계의 연구개발을 수행할 예정이며, 이 시설은 실제 사용후핵연료를 사용할 수 있도록 설계된 시설이 전혀 아니므로 '사용후핵연료 처리 시설'로 지칭하는 것은 정확하지 않습니다.

1. 서론

최근 전 세계적인 환경 문제 및 한정된 자원고갈에 대한 우려가 급증하고 있는 가운데, 이의 대안으로 친환경적이고 재생산 가능한 미생물 기반의 생산 시스템, 즉 미생물 세포 공장 구축에 관심이 집중되고 있다.
미생물 세포 공장 구축에 있어 어떤 미생물을 공장으로 사용할 것인가, 어떤 유전자를 조작할 것인지를 선별하는 것이 매우 중요하지만, 기존의 유전공학기술은 복잡하고 긴 시간이 필요한 실험과정을 거쳐야 하므로 보다 간단하고 쉽고 빠른 기술개발이 절실히 요구되고 있다.
유전자 조작을 DNA에서 해야 한다는 기술적 어려움과 한계로 인해 여러 생명공학 분야의 발전에 어려움을 겪고 있다.
본 연구에서는 기존의 유전자 조작은 DNA에서라는 틀을 벗어나 유전자 조작을 RNA에서 가능하도록 하는 새로운 기술을 개발하였다. 특히 차세대 합성생물학 기술로서 새로운 RNA 기반의 대사회로 재설계 기술을 제안하고 이를 이용하여 다양한 맞춤형 세포공장 건설의 가능성을 확인하는데 목적이 있다.    

2. 본론 

RNA는 DNA처럼 간단한 구조를 가지지만, 단백질처럼 매우 복잡하고 다양한 기능을 수행할 수 있어 이를 이용하고자 하는 시도가 활발히 이루어지고 있다.
하지만, 기존의 RNA 기반기술은 다양한 균주 및 수많은 유전자에 동시에 적용하기가 어렵다. 이를 극복하기 위해 본 연구진은 조절 RNA를 새롭게 디자인하는 설계원리를 개발하였다.
새롭게 합성된 맞춤형 조절 RNA 는 특정 유전자에 영향을 주고 이 유전자가 속해 있는 세포 내 네트워크 흐름을 복잡하게 변화시킴으로써 우리가 원하는 방향으로 세포내 네트워크를 재설계할 수 있다.
이러한 조절 RNA는 유전자 운반체에 삽입된 후 다양한 미생물 균주에 동시에 적용되었고, 그 결과 가장 생산능력이 뛰어난 균주 선별을 용이하게 하였다.
또한, 미생물내의 대사회로에 존재하는 100 여개의 다양한 유전자에 영향을 미치는 조절 RNA 라이브러리를 만들고 이를 미생물에 적용함으로써 가장 높은 생산성 향상에 관여하는 유전자를 선별하였다.

3. 결론

그 결과 본 연구진은 맞춤형으로 합성된 조절 RNA를 이용하여 지난 수 십 년간 기존의 방식으로 만들어진 어떠한 미생물 공장보다 더 높은 생산성을 갖는 새로운 미생물 세포 공장 (타이로신 세포공장, 카다베린 세포공장)을 단 1~2주 내에 건설하는데 성공하였다.
본 연구진에 의해 새롭게 개발된 RNA 기반의 대사회로 재설계 기술은 맞춤형 미생물 세포공장 건설을 위한 플랫폼이므로, 석유에너지를 대체할 바이오에너지에서부터 고가의 의약품, 친환경 소재등 기존의 세포공장에서 생산할 수 있는 모든 물질들을 보다 쉽고 빠르게 생산하는 것이 가능하므로 그 활용도는 산업적으로 의학적으로 무궁무진할 것이다.

2. 학력
  1986: 서울대학교 (학사: 화학공학 전공)   
  1987: Northwestern University (석사: 화학공학 전공)  
  1991: Northwestern University (박사: 화학공학 전공)  
 
3. 경력사항
  1994 - 1996: 카이스트 화학공학과 조교수  
  1997 - 2002: 카이스트 생명화학공학과 부교수 
  2002 - 현재: 카이스트 생명화학공학과 교수 
  2004 - 2010: LG 화학 석좌교수
  2007 - 현재: 카이스트 특훈교수    
  2008 - 현재: 학장, 생명과학기술대학
  2003 - 현재: 소장, 생물정보연구센터
  2000 - 현재: 소장, 생물공정연구센터
  2006 - 현재: 공동소장, 바이오융합연구소

4. 전문 분야 정보
  이상엽 특훈교수는 가상세포 및 초고속분석기술을 이용하여 생명체를 연구하는 시스템 생물학과 재생가능한 바이오매스로부터 화학물질을 효율적으로 생산하는 분야인 대사공학의 세계적인 전문가다.
융합 연구를 통한 시스템 대사공학으로 ▲세계 최고 효율의 숙신산 생산 기술 개발 ▲필수 아미노산인 발린과 쓰레오닌의 고효율 맞춤형 균주 개발 ▲가상세포를 이용하여 강건성을 비롯한 생명체 연구 ▲최근에는 나일론의 원료가 되는 다이아민 생산 균주와 플라스틱 원료로서 기존의 석유를 대체할 수 있는 생분해성 고분자인 폴리유산 생산 균 개발, 강철보다 강한 거미줄 개발, ▲ 차세대 바이오 연료인 부탄올의 고효율 생산 균주 개발 등 바이오 리파이너리 및 바이오에너지 분야에서 세계적으로 주목 받는 연구 성과를 내고 있다.

  카이스트에서 약 18년 동안 대사공학과 시스템생명공학에 관한 연구를 집중적으로 수행하여 그간 국내외 학술지논문 424편, proceedings논문 156편, 국내외 학술대회에서 1454편의 논문을 발표하였고, 기조연설이나 초청 강연을 385회 한 바 있으며, Metabolic Engineering(Marcel Dekker 사 발간), Systems Biology and Biotechnology of E. coli (Springer사 발간), Systems Metabolic Engineering (Springer사 발간) 등 다수의 저서가 있다. 그간 553건의 특허를 국내외에 등록 혹은 출원하였는데, 미국 엘머 게이든상과 특허청의 세종대왕상을 받는 등 기술의 우수성이 입증된 바 있다.
생분해성고분자, 광학적으로 순수한 정밀화학물질, DNA chip, Protein chip 등의 기술 개발에서 탁월한 연구 업적을 쌓았고, 최근에는 소위 omics와 정량적 시스템 분석기술을 통합하여 생명체 및 세포를 연구하는 시스템생명공학분야를 창시하여 바이오리파이너리 포함 생물공정기술 개발과 시스템 수준에서의 신규 의약 타겟 발굴 등 연구에 매진하고 있다.

  이 교수는 그간 제 1회 젊은 과학자상(대통령, 1998), 미국화학회에서 엘머 게이든 (Elmer Gaden)상 (2000), 싸이테이션 클래식 어워드(미국 ISI, 2000), 대한민국 특허기술 대상(2001), 닮고 싶고 되고 싶은 과학기술인(2003), KAIST 연구대상(2004), 한국공학한림원 젊은 공학인상(2005) 등을 수상하였고, 2002년에는 세계경제포럼으로부터 아시아 차세대 리더로 선정되어 활동 중이며, 2006년에는 미국미생물학술원 (American Academy of Microbiology) 펠로우 (fellow), 그리고 우리나라에서는 처음으로 Science지를 발간하는 미국 AAAS (American Association for the Advancement of Science)의 펠로우로 임명되었으며(2007), KAIST 최고의 영예직인 특훈교수에도 임명되었다(2007).
지난 수년간 탁월한 성과를 인정받아 세계적인 화학, 제약회사인 머크(Merck)사가 제정한 '머크 대사공학상 (Merck Award for Metabolic Engineering' 상을 수상 받았으며(2008), 상위10대 특허등록 우수 연구자로 선정되었다(2009).
또한, 미국 산업미생물학회(Society for Industrial Microbiology)의 '2010년 펠로우(Fellow)'와 미국공학한림원(National Academy of Engineering, NAE)의 '외국회원(Foreign Associate')로 선정되었으며, 작년에는 암젠기조강연상을 수상하기도 하였다. 올해는 아시아인 최초로 미국화학회의 마빈존슨상을 수상하였고, 미국 텍사스 오스틴 주립대학교, 라이스대학교, 펜실바니아주립대학교 등에서 네임드렉쳐들을 하는 등 대사공학분야에서 세계를 선도하는 연구를 수행 중이다.
최고 미생물생명공학상인 찰스톰상을 수상하였으며 생명공학 우수연구 공로상인 농림수산식품부 장관상을 수상하기도 하였다. 최우수 응용미생물 연구자로 Environmental Microbiology Lectureship을 Royal Academy of Medicine(UK) 강의, 덴마크 Technical Univ of Denmark(DTU)에서 Orsted Lecture를 강연하였다.

  우리나라 최초로 유일하게 미국화학공학회 펠로우로 선임 되었으며, 현재 Biotechnology Journal의 편집장을 맡고 있으며, Biotechnology and Bioengineering, Applied Microbiology and Biotechnology, BMC Systems Biology, mBio, ACS Synthetic Biology 등 20여개 국제학술지의 편집인, 부편집인, 편집위원으로 활동 중이다.

<인공위성 추락 관련 Q&A> 

○ 인공위성이 떨어지는 이유는?
  자동차나 비행기처럼 인공위성이나 우주잔해물도 공기저항을 경험한다. 우주물체가 궤도상에서 받는 저항은 우리가 지상에서 겪는 것보다 훨씬 작지만 오랜 시간 누적되면 큰 영향이 된다.
  대기권에 진입한 잔해물은 공기저항 때문에 추락하는데, 잔해물의 자체 특성과 그 고도에 따라 수 주에서 수 년까지 걸릴 수도 있다. 그러나 고궤도 위성은 수 백에서 수 천 년 동안 궤도에 머문다. 물론, 위성이나 잔해물 가운데 일부는 추진 시스템이 있기 때문에 이를   이용해 통제 가능한 상태로 추락시킬 수도 있다.

○ 대기권에 재진입할 때 부서지는 이유는?
  대기권에 재진입할 때 우주잔해물은 고속으로 운동하면서 고온으로 가열된다. 특히 재진입 시점에는 총알보다 열 배에서 스무 배나 빠른 속도로 움직인다. 이 때 잔해물은 한계점에 도달에 부서지기 시작한다. 그것은 폐기위성을 이루는 주요 구조체가 녹는점보다 높아져 작동을 멈추거나 극단적인 경우 탱크에 있는 연료나 고압가스가 폭발하는  경우도 있다. 
  어떤 경우든지, 우주잔해물이 부서지기 시작하는 고도는 일반적으로 74~83km 사이라고 알려져 있다. 우주잔해물은 공기저항과 고열에 의해 몇 개의 조각으로 해체된 뒤, 이어 더 작은 파편으로 부서진다. 그러나 이러한 상태에서도 불타거나 부서지지 않은 파편은 낙하속도가 떨어지면서 열이 식기 시작해 땅에 떨어진다.
    
○ 실제로 땅에 떨어진 것이 있나?
  현재까지 50개가 넘은 우주잔해물이 수거되었으며 한 예가 1997년 델타 로켓의 2단이 낙하해서 남은 네 개의 잔해물이다.  250kg의 금속 탱크와 30kg의 고압구, 45kg의 추진실, 그리고 작은 부품조각이 땅에 떨어졌지만 다친 사람은 없었다.

○ 얼마나 많은 파편이 살아남을까?
  일반적으로 전체 위성 무게의 10-40% 정도가 땅에 떨어지지만 그것은 위성의 재료와 구조, 모양, 크기, 그리고 무게에 따라 달라진다. 예를 들면 스테인리스 스틸이나 티타늄으로 만들어진 빈 연료탱크는 녹는점이 높기 때문에 대부분 살아남는다. 반대로 알루미늄과 같은 녹는점이 낮은 부품은 땅에 떨어질 가능성이 낮다. 

○ 어디에 떨어질지 알 수 있을까?
  일반적으로 우주잔해물의 대기권에 재진입 시각을 예측할 때 ±10%의 오차를 갖는 것으로 알려져 있다. 낙하 중인 잔해물의 운동속도가  초속 7km보다 빠르고 마지막 궤도를 도는데 걸리는 시간이 90분 내외라는 점을 감안할 때 예측시간에 관한 오차는 ±9분, 거리로 환산하면 7,000km에 해당한다.

○ 땅에 떨어질 때 속도는?    
  일반적으로 폐기위성이나 로켓으로부터 떨어져 나간 파편은 상대적으로 느린 속도로 땅에 떨어진다. 마치 공기 저항 때문에 종이가 납덩어리보다 천천히 떨어지는 것처럼 저항을 많이 받는 파편이 일체로 있는 위성보다 더 천천히 땅에 충돌한다. 충돌속도는 저항이 큰 파편의 경우 시속 30km, 저항이 작은 경우 시속 300km까지 나간다. 국지적으로 바람이 불 경우 가벼운 조각은 더 멀리 날아갈 수 있으며 떨어지는 파편을 더 멀리까지 퍼뜨려 수거하기 어렵게 만들 수 있다.

○ 낙하에 의한 피해는?
  우주잔해물이 떨어져 생길 수 있는 인명 피해는 우리가 매일 경험하는 위험에 비해서 극히 낮다. 이를테면 한 사람이 잔해물에 맞아 다칠 확률은 1조 분의 1에 해당한다.
  지난 40년 동안 총 5,400톤이 넘는 물질이 대기권 재진입 이후에도 소멸되지 않고 땅에 떨어졌지만 현재까지는 이러한 추락사건에 의해 직접적인 피해를 입은 사람은 없는 것으로 보고되었다. 

 <F-4 장착>

 <F-5 장착>

 <F-15 장착>

 <F-16 장착>