천문연 큐브위성 '도요샛' 슈퍼태양폭풍 속 우주 날씨 관측

도요샛 가상도. 천문연 제공

한국천문연구원(이하 천문연)이 개발한 큐브위성 '도요샛'이 슈퍼태양폭풍이 전 지구에 미치는 영향을 성공적으로 관측하고 분석했다.

천문연 도요샛 프로젝트 연구팀은 2024년 5월 10일부터 12일까지 발생한 태양폭풍을 도요샛으로 관측하고 학술지 '스페이스 웨더'(Space Weather) 지에 7월 26일 자로 게재했다고 밝혔다.

2023년 5월 25일 나로우주센터서 누리호에 탑재돼 발사된 도요샛은 군집 편대비행을 통한 우주날씨 관측 임무를 수행하기 위해 천문연과 한국항공우주연구원(항우연)이 공동 개발해 큐브위성이다. 총 4기 중 현재 2기가 정상 운영 중이다.

연구팀은 큐브위성 도요샛을 통해 태양폭풍 기간 지표로부터 60~1000㎞ 사이인 전리권의 플라즈마의 변화에 대한 다양한 데이터를 확보했다.

2024년 5월 발생한 태양폭풍은 2003년 11월 이후 가장 강력한 우주폭풍으로 알려졌다. 이 기간 우리나라 강원도를 비롯해 전 세계 각지에서 오로라가 관측돼 화제가 됐다.

일반적으로 상부 전리권 플라즈마 밀도는 적도 부근에서 최대가 되는데, 태양폭풍이 발생할 땐 최대 플라즈마 밀도 지역이 위도 25~30도 지역으로 이동하고 적도의 밀도는 낮아진다. 이러한 현상을 이온화 이상 현상이라고 부른다.

2024년 5월 발생한 태양폭풍은 적도 지역 플라지마를 자기 위도 40도까지 이동시킨 것이 도요샛 등 여러 나라의 위성 관측 자료에 포착됐다.

태양폭풍 발생 전과 후의 전리권 비교. 천문연 제공

태양폭풍 기간 관측된 전리권의 극적인 변화는 GPS 위치 오차 증가, 통신 장애, 전력망 손상 등 피해를 발생시킬 수 있다. 위성의 궤도도 변화시킬 수 있다. 실제 이 기간 도요샛의 평균 고도가 200~500ｍ 하강했다.

연구진은 도요샛이 관측한 전자 온도와 플라즈마 분포 변화가 기존 연구에서 제안된 지구 저궤도 우주날씨 변화 메커니즘을 보완하는 중요한 근거 자료로 활용될 것으로 보고 있다.

논문 1저자인 천문연 송호섭 박사는 "초소형 큐브위성을 이용해 다른 큰 위성에 비견될 만큼 양질의 데이터를 생산할 수 있고 과학적 성과를 낼 수 있어 기쁘다"고 말했다.

도요샛 프로젝트 책임연구자인 이재진 책임연구원은 "최근 2년간의 도요샛 관측 운영 경험을 통해 후속 임무로 최근 초저고도용 도요샛2에 대한 기획연구를 진행 중이며 이를 기반으로 후속 프로젝트를 추진 중"이라고 말했다. 임효인 기자

도요샛 발사 2주년 기념 워크숍에 참석한 개발자와 관계자들. 천문연 제공