기술 한입

진정한 엔지니어는 숫자와 함께 이걸 챙겨야...

Oct 31. 2025

1999년, NASA는 화성의 대기와 기후를 탐사하기 위해 'Mars Climate Orbiter(화성 기후 궤도선)'을 발사했다.

약 3억 달러, 우리 돈으로 약 4천억 원이 넘는 비용이 투입된 대형 프로젝트였다. 목표는 화성의 기후변화를 관측해 인류의 화성 탐사에 필요한 기초 데이터를 확보하는 것이다. 발사부터 비행까지 모든 과정은 완벽해 보였다. 그러나 약 9개월을 날아 화성 궤도에 진입하자마자 교신이 돌연 끊겼다.

조사위원회가 밝힌 원인은 믿기 어려울 만큼 단순했다. 탐사선의 데이터가 미터법(SI 단위계)으로 보고되어야 하는데, 야드파운드법(BG 단위계)으로 보고 되고 있었던 것이다. 이로 인해 탐사선의 자세 제어용 추력기에서 발생하는 힘을 실제보다 약 4.45배 (1 lbf = 4.45N) 적게 계산한 것이다. 그 결과 탐사선은 궤도 진입 시에 예정된 화성 표면 위 140~150km 상공 궤도가 아닌 57km 상공의 궤도에 진입하였고, 저고도에서의 대기압력과 마찰을 견디지 못하고 파괴되었다. (출처: 위키피디아)

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이해를 돕기 위해 아래 주석을 작성하였다.

<주석>

1) 추력기: 탐사선의 고도를 조정하거나 궤도에 진입할 때 속도를 제어하는 장치다. 일종의 엔진이라 보면 된다.

2) N (Newton)은 힘을 나타내는 단위다. 질량 1 kg인 물체에 1m/s2의 가속도를 주는데 필요한 힘으로 정의한다.

1N = 1kg x 1m/s2

지구의 중력가속도는 9.8m/s2이기 때문에 지구는 1kg의 물체를 9.8N의 힘으로 당기고 있다. 이를 1 kgf로 정의한다. (1 kgf = 9.8N)

1 lbf = 1lb (0.454kg) x 9.8 m/s2 = 4.45N

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NASA는 국제적으로 통용되는 SI 단위계 (국제단위계)를 사용했지만, 탐사선의 일부 시스템을 개발한 록히드마틴(Lockheed Martin)사는 BG (British Gravitational) 단위계를 사용했다. 이 차이로 인해 궤도 계산에서 치명적인 오류가 발생했다.

BG 단위계에서 사용된 힘의 단위는 파운드 힘(lbf)이었지만, NASA는 이를 뉴턴(N)으로 계산했다.

1 lbf = 4.45N이라는 변환식이 필요했지만, 누락되었다.

궤도 조정에 사용된 추진력 데이터가 SI 단위로 변환되지 않고 그대로 사용되면서 탐사선은 예상보다 훨씬 낮은 궤도로 진입했다.

변환식 하나가 프로젝트 명운을 갈랐다.

록히드마틴사가 문제 원인을 제공했다. 하지만, NASA 역시 데이터를 검증하지 못한 책임이 있었다. 단위 불일치는 단순한 계산 실수를 넘어, 조직 간 소통 부재와 검증체계의 허점을 드러냈다.

이 사고는 전 세계 공학계에 큰 교훈을 남겼다. NASA는 프로젝트 전 과정에서 단위 체계 일원화와 상호 검증 절차를 강화했다.

단위 하나의 혼동이 얼마나 큰 결과를 초래할 수 있는지 보여주는 생생한 증거다.

엔지니어가 다루는 숫자는 항상 단위를 염두에 두어야 한다.

평소 우리가 자주 다루는 단위에 대한 '감(Sense)'을 갖도록 노력해야 한다.

예를 들면, 밀도는 kg/m3와 kg/L를 구분해야 하고, 비열은 J/kg-K와 cal/kg-K를, 압력은 bar와 Pa 차이를 알고 있어야 한다.

또한, 다양한 기관이 협력하는 프로젝트에서는 명확한 의사소통이 필수적이다.

악마는 디테일에 숨어 있다. The devil is in the details.

<참고>

SI (Systeme International d'Unites (프), 영어로는 "International System of Units) 단위는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 표준 단위 체계로, 과학, 공학, 상업, 일상생활에서 단위의 통일성과 정확성을 보장하기 위해 개발되었다.