올해 태양활동 극대기…지구 괜찮나 [지금은 우주]

천문연 연구팀 “강력한 태양풍 충돌→지구 자기권 변화”

NASA의 파커 솔라 태양 탐사선. [사진=AP/연합뉴스]

[아이뉴스24 정종오 기자] 태양이 지구가 갖고 있는 자기권(지자기)에 영향을 미치면 어떤 일들이 일어날까. 태양의 지자기 폭풍(태양 폭풍)으로 발생한 지구 자기권과 전리권‧고층대기의 극심한 변화는 최첨단 기기에 심각한 영향을 준다.

위성체 손상, 위성의 오작동·궤도변이, 위성통신 또는 지상무선통신 교란, GPS 오차 증가, 지상 전력망 손상 등 인류에 사회·경제적으로 막대한 피해를 준다. 극항로를 운항하는 비행기의 승무원이나 승객, 우주인의 안전에까지 영향을 주는 등 인류의 우주활동에도 커다란 위험 요인이 된다.

이 같은 우주날씨를 정확히 파악하고 사전에 알아보는 것이 중요하다. 태양활동과 우주공간의 우주날씨 변화를 잘 관측하고 감시해 이해하고 예측해 대비하는 것이 필요하다.

올해는 11년 주기로 반복되는 태양활동 주기 중 태양 극대기에 해당하는 해다. 태양은 극대기를 중심으로 태양의 자기장이 강해지고 태양 표면에서의 흑점 활동이 활발해진다. 한국천문연구원 태양우주환경그룹은 지난해 강력하게 발생했던 태양 지자기 폭풍 현상을 분석한 결과를 발표했다.

지자기 폭풍은 태양에서 발생한 강력한 태양 폭풍이 지구에 도달해 지구 자기장을 교란하는 현상을 말한다. 지자기 폭풍은 미국 국립해양대기청(NOAA)의 우주기상예측센터(SWPC)에 의해 G1(약함)부터 G5(극심함)까지 등급이 매겨진다.

태양흑점폭발은 주기적으로 극소기(왼쪽)와 극대기를 반복한다. [사진=NASA]

지난해 5월에는 21년 만에 가장 강력한 G5급 지자기 폭풍이 발생했다. 올해 1월 1일에는 G4급 지자기 폭풍이 일어났다.

한국천문연구원은 국내외 최신 위성과 지상 관측시스템을 통해 지난해 5월 10일부터 12일까지 발생한 G5급 지자기 폭풍을 관측해 원인과 물리적 메커니즘을 종합적으로 분석했다.

해당 지자기 폭풍은 태양활동 영역 13664와 13668의 복잡한 자기장 구성에서 비롯된 X급 플레어와 여러 번의 코로나질량방출(CME)이 원인인 것으로 확인됐다. 태양 플레어 강도는 A, B, C, M, X급으로 나누는데 X급이 가장 강한 등급이다.

지난해 5월 9일 나타난 X2.2급 플레어가 주요 CME를 발생시켰고 이전에 발생한 CME와 합쳐져 강력한 태양풍이 지구 궤도에 도달했다. 지구 자기권이 강하게 압축되고 남쪽으로 향한 행성간 자기장과 지구 자기장 사이에 강력한 자기 재연결이 발생했다.

이를 통해 지구 고위도 상층 대기에 에너지 유입이 증가해 지구 열권이 가열됐으며 전리권의 전자 밀도 변화가 일어났다. 연구팀은 남극 장보고과학기지와 영천 보현산천문대에서 운영 중인 천문연 전천카메라를 통해 오로라를 확인했다. 거창 감악산에 설치된 중성자 모니터를 통해서도 우주방사선 유입의 변화를 확인했다.

NASA의 SDO 위성에 탑재된 HMI(Helioseismic and Magnetic Imager)로 얻은 광구의 밝기 영상(왼쪽)과 자기장 분포. 지난해 5월 4일부터 9일까지 태양활동지역 13664와 13668의 비교적 조용한 단계에서부터 플레어를 생성하는 활발한 단계까지의 진화를 보여준다. [사진=천문연]

곽영실 천문연 책임연구원은 “G5급 지자기 폭풍을 다각도로 분석해 태양과 지구 자기권 상호작용, 전 지구적 영향과 메커니즘을 더 이해할 수 있게 됐다”며 “이는 태양활동 극대기인 올해 우주날씨 변화에 대한 이해에도 도움이 되며 앞으로의 대비책 마련에 좋은 기초자료가 될 것”이라고 말했다.

천문연은 한국우주과학회, 한국천문학회와 협력해 태양우주환경 워크숍과 겨울학교를 개최한다. 1월 13일부터 15일까지 국내 우주 날씨 연구자 100여 명이 천문연 본원에 모여 최신 동향을 발표한다.

/정종오 기자(ikokid@inews24.com)