주메뉴바로가기.. 본문바로가기

[우주재난]절반만 맞는 우주 날씨예보, 정확도 높인다(하)

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2018년 11월 29일 16:00 프린트하기

 

스테레오 위성이 파장을 달리해 촬영한 태양 표면의 모습이다.-미국 항공우주국 제공
스테레오 위성이 파장을 달리해 촬영한 태양 표면의 모습이다.-미국 항공우주국 제공

태양은 11년을 주기로 활동의 빈도가 바뀐다. 4~6년 간격으로 활동이 심한 극대기와 상대적으로 적은 극소기가 반복된다. 하지만 강력한 태양 활동은 극대기와 극소기에 관계없이 언제라도 일어난다.

 

1년 중 태양 흑점이 관측되지 않은 날이 100일 이상 계속되던 지난해 9월에도 거대한 흑점 폭발이 발생했다. 높은 에너지를 머금은 물질이 지루를 향해 쏟아졌다. 북미 일부 지역에서 한 시간 정전이 일어나고 위치확인시스템(GPS)이 오작동을 일으켜 피해가 났다.


이런 예측불허 태양활동을 예측하기 위해 최근 국제적인 협력이 이뤄지고 있다. 제주 국립전파연구원 우주전파센터에선 태양의 활동을 바탕으로 우주 날씨를 예측해 통신, 항공, 항법, 인공위성 등 광범위한 산업분야에 정보를 제공하고 있다.

 

● 태양 물질 도달시간 고려, 3일 예보 실시 중

 

태양은 매초 100만t의 물질을 우주 공간에 내뿜는다. 평상시에는 지구 자기장이 막아주기 때문에 별다른 피해가 없다. 하지만 태양 표면 폭발과 함께 플라스마 형태로 물질이 빠르게 분출되는 코로나질량방출(CME)이 발생하면, 엄청난 양의 물질 입자가 한꺼번에 지구로 쏟아질 위험이 커진다.


우주전파센터는 위성과 지상 관측소의 자료를 종합해 태양 변화에 대해 3일전 예보를 하고 있다. 태양에서 오는 X선 같은 전자기파는 약 8분, 고에너지 입자는 15분에서 최대 수 시간이 걸린다.  강력한 흑점폭발이나 태양폭풍이 일어나지 않는 한 태양에서 지구까지 물질이 도달하기까지 보통 2~3일 걸린다. 이를 고려해 3일 후 변화를 매순간 수집하고 전망하는 것이다.  문준철 국립전파연구원 우주전파센터 연구사는 “태양층 폭발이 발생할 확률부터 각종 물질의 양과 그 영향을 예측해 매일 오전 11시에 예보를 발표한다”고 말했다.

 

태양  폭발로 들어오는 X선과 고에너지 입자 유입량, 태양폭풍이 지구자기장과 충돌할 때 발생하는 지자기 폭풍 강도는 국제우주환경서비스기구가 정한 수치에 따라 각각 1~5단계로 나눈다.


1단계는 상황대기, 2단계는 관심, 3단계는 위기상황이다. 세 가지 중 하나라도 4단계를 넘어서면 재난 상황으로 과학기술정보통신부가 상황판단 회의를 소집하는 등 비상 대응을 준비한다. 문 연구사는 “X선은 통신과 항법체계, 지자기는 전력망, 태양입자 유입은 지구 주위를 도는 위성에 직접적인 영향을 준다”며 “하나라도 위험수치를 넘으면 우주환경 경보를 발령한다”고 설명했다.


국립전파연구원에 따르면, 2012년부터 2018년까지 5단계는 발령된 적은 없다.  하지만 4단계 경보만 4회 발령된 것으로 집계됐다. 3단계는 56건, 2단계는 153건, 1단계는 1112건 발령됐다.


4단계 이상 재난 상황에서 X선 선량이 증가하면 에너지가 강한 전자기파가 증가해 수 시간 동안 항공사와 선박에서 쓰는 고주파 통신과 위성항법시스템이 마비되기도 한다. 태양폭풍이 발생해 코로나질량방출(CME) 현상을 포함해 지자기폭풍을 일으키기도 한다. 지자기 폭풍은 교류 전류를 쓰는 일반 가정의 전력 분배망에 직류 전류를 유도해 혼란을 일으킨다. 에너지가 높은 입자가 다량으로 유입되면, 인공위성 작동에 오류가 생기기도 한다. 뿐만 아니라 우주인이나 항공사 승무원의 방사선 피폭 위험이 올라가기도 한다.

제주도에는 3대의 전파 수신기가 위치해 있으며, 위성과 태양에서 오는 전파를 수신하고 있다.-김진호 기자 twok@donga.com
제주도에는 3대의 전파 수신기가 위치해 있으며, 위성과 태양에서 오는 전파를 수신하고 있다.  제주=김진호 기자 twok@donga.com

● 우주 날씨 협력, 위성과 지상에서 태양관측데이터 모은다


현재 우주재난 예보 적중률은 나라와 관계없이 50~60%에 머문다. 매우 낮은 수치다. 이런 이유로 각국은 ‘태양’이라는 공통의 과제 앞에서 서로 자료를 공유하며 협력한다. 문 연구사는 “낮과 밤이 존재하는 지구에서는 24시간 동안의 태양 변화를 한 국가에서 온전히 관측할 수 없다”며 “각국이 보유한 지상과 위성의 관측정보를 공유하기 위해 협력해야 하는 이유”라고 말했다.


현재 태양 전면을 바라보는 미국항공우주국(NASA)의 에이스 위성와 디스커버 위성과 태양 측면을 바라보는 스테레오 태양관측 위성 등이 작동하고 있다. 지구 자기장을 교란해 산업적인 피해를 키우는 지자기 교란을 막기 위해 고위도와 중위도 지역 국가들은 13개 지자기 관측소를 운영하면서 이 값의 평균을 구해 전 지구적인 지자기 지수를 집계해 발표된다.


현재 제주도에는 3대의 전파수신기와 전리층 관측기, 태양풍관측기, 지자기 관측기가 설치돼 있다. 전파 수신기 중 2대는 에이스 위성과 스테레오 위성, 디스커버 위성의 데이터를 미국의 요청에 맞게 내려받고 있다. 받은 정보를 미국에 공급하면 미국이 데이터를 분석해 태양풍값 등을 다시 알려준다. 남은 1대로는 지상에서 직접 태양의 정보를 얻는데 사용하고 있다. 문 연구사는 “미국에서 오는 요청에 따라 2대의 전파수신기의 수신 주파수 대역을 바꿔가며 데이터를 수신한다”며 “나머지 1대로는 한반도 하늘의 지자기 영향 데이터만을 수신해 국내용으로 사용하고 있다”고 말했다.

이장수 국립전파연구원 우주전파센터장이 우주날씨환경과 예측 능력에 대해 설명하고 있다.-김진호 기자
이장수 국립전파연구원 우주전파센터장이 우주날씨환경과 예측 능력에 대해 설명하고 있다.-김진호 기자

우주 날씨예보 역시 기상예보처럼 세 가지 요소에 영향을 받는다. 이에 따라 정확도가 결정되는 구조다. 관측한 데이터의 질과 수치예보분석모델, 예보관의 분석능력이다. 이장수 국립전파연구원 우주전파센터장은 “우주날씨에 대한 관측데이터는 기상에 비해 턱없이 적다”며 “수치예보모델도 아직 미비한 수준으로 현재는 분석관의 능력이 각 국가별 예보에 큰 영향을 주고 있다”고 말했다.

 

기상청이 슈퍼컴퓨터를 도입하는 등 보다 많은 자료를 바탕으로 질좋은 정보를 생성하려하는데 반해 우주날씨에 대한 관측 자료는 그 수가  부족한 상황이라는 것이다. 미국과 일본은 태양탐사선을 보내고 새 인공위성을 꾸준히 발사하고 있다.


이 센터장은 “보다 고도화된 정보화 사회에서 우주 날씨가 우리 삶에 미치는 영향이 점점 증가할 것”이라며 “우주 각각의 요소를 더 향상시켜 예보정확도를 높이기 위한 세계적인 노력에 한국도 더 관심을 갖고 투자해 가야 할 것”이라고 강조했다.

 

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2018년 11월 29일 16:00 프린트하기

 

혼자보기 아까운 기사
친구들에게 공유해 보세요

네이버밴드 구글플러스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

13 + 9 = 새로고침
###
과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

관련 태그뉴스