우주기상 활동 왜 예측할까
옥스퍼드硏 “태양풍 인류에 치명적”‘캐링턴 사건’ 전신망 마비·화재 유발
10년내 비슷한 태양풍 가능성 12%
우주기상, 정전·항공기 항로에 영향
실제로 지난 7월 중순 영국 옥스퍼드대 인류미래연구소(FHI) 연구진은 이 영화들이 그린 것처럼 태양풍과 소행성 충돌로 인해 지구가 최후의 날을 맞을 수 있다는 ‘인류 종말의 날 4대 시나리오’를 발표했다. 연구진은 지구를 향해 날아드는 혜성이나 소행성과 충돌하는 시나리오도 심각하지만 태양 흑점 폭발이나 코로나질량방출(CME) 현상으로 인한 태양풍이 인류에게 더 심각한 영향을 미칠 것이라고 예측했다.
태양은 지구 지름의 100배, 질량은 33만배에 달하는 항성(별)이다. 단 1초의 핵융합으로 미국이 9만년 동안 쓸 수 있는 양에 버금가는 에너지를 생산해 내는 것으로 알려져 있다. 엄청난 에너지원인 태양의 표면에서 일어나는 각종 폭발은 태양계의 우주환경을 좌우한다.
태양 표면에서 폭발현상은 초당 수백~수천㎞의 속도로 움직이는 고에너지 입자들을 우주에 방출한다. 고에너지 입자들이 지구로 날아들게 되면 지구 궤도를 돌고 있는 인공위성이 고장 나거나 무선통신이 두절되는 현상이 나타나기도 한다. 실제로 인류 최악의 태양폭풍 피해는 1895년 9월 영국에서 발생한 ‘캐링턴 사건’이다. 사상 최악의 태양폭풍인 캐링턴 사건으로 22만 5000㎞에 이르는 전신망이 마비되고 곳곳에서 화재가 발생하는 등 엄청난 혼란을 일으켰다. 연구자들은 최근 대형 태양풍이 자주 일어나고 있으며 캐링턴 사건 때보다 작게는 10배, 크게는 100배 이상의 태양풍 발생 가능성이 있다고 경고한다. 캐링턴 사건 때와 비슷한 규모의 태양풍이 10년 내에 발생할 가능성도 12%에 이른다고 분석했다.
우주 선진국을 중심으로 지구 전리층과 자기권에 직접적인 영향을 미치는 태양의 활동을 관측하고 예측하는 ‘우주기상’(Space Weather)에 대한 연구와 투자가 활발하게 이뤄지는 것도 이 때문이다.
미국은 1995년 국립해양대기관리청(NOAA)를 중심으로 항공우주국(NASA), 국방부, 에너지부, 국무부가 참여하는 ‘국가우주기상프로그램’(NSWP)을 수립해 운영 중이며 유럽우주기구(ESA)도 2000년대에 들어서면서 우주 시스템의 사용과 태양 플라즈마 밀도 변화 등 우주공간의 물리적 상태를 연구하는 ‘우주기상 프로젝트’를 시작했다.
한국도 2009년 발사한 통신해양기상위성 ‘천리안’의 안정적 운영과 데이터베이스 확보라는 차원에서 우주기상 연구와 서비스 제공에 대한 관심이 높아지고 있다. 이와 관련해 지난 7일 충북 진천 국가기상위성센터에서는 ‘우주기상 서비스 활용확대’라는 주제로 ‘우주기상 공동연수회’가 열렸다. 이 자리에서는 산·학·연의 우주기상 전문가 80여명이 참석해 위성개발과 우주기상, 우주기상 정보활용 방안에 대한 논의가 이뤄졌다.
현재 우주기상 감시는 ▲태양 활동 ▲행성 간 공간 ▲지구 자기장 세 부분으로 이뤄지고 있다. 태양 활동 감시는 플레어, 코로나 홀, 코로나질량방출(CME)에 대한 모니터링이 중심이다. 행성 간 공간감시는 태양계 내 행성들 간 자기장 변화, 행성을 거치면서 변화하는 태양풍의 속도와 밀도, 온도 측정 방식으로 수행한다. 지구 자기장 감시는 지자기 교란 정도를 측정해 우주의 날씨 변화를 감지하는 것이다. 최근에는 고속 태양풍이 한반도 낙뢰 발생 증가에 미치는 영향과 물리적 상호 연관 메커니즘을 분석하는 연구가 진행되고 있다.
갑작스러운 우주기상 변화는 원인 불명의 대규모 정전 사태나 기차 탈선 사고를 유발시킬 뿐만 아니라 비행기 궤도 이탈, 항공기 승무원이나 탑승객에 우주 방사선 노출까지 다양한 영향을 미친다. 이 때문에 우주기상 연구는 북극항공로를 지나는 비행기의 운항 기준과 승무원의 우주 방사선 노출 기준 등을 만드는 데도 활용된다. 우주기상 전문가들은 “태양 폭발이 발생하면 지구에 언제 영향을 미칠 것인지는 비교적 정확히 예측할 수는 있지만 언제 태양 폭발이 일어날지 예측하는 것은 현대 과학으로도 어렵다”며 “현재 우주기상 연구는 예보보다는 관측에 집중되고 있는데 태양에 대한 과학적 연구가 더 많이 이뤄진다면 언제 폭발이 일어나 어떤 영향을 미치고 어떻게 대비해야 할지에 대해 상세한 우주기상 예보를 들을 수 있게 될 것”이라고 설명했다.
유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
2016-09-13 25면
