천문연, 태양폭풍 기간 인공위성이 받는 방사선량 측정 고에너지 입자, 지구 근처까지 깊이 침투..저궤도위성 노출 커 지난 2024년 발생한 ‘슈퍼 태양폭풍’ 기간 동안 극지방을 통과하는 저궤도 위성이 평소보다 15배 많은 우주방사선에 노출됐고, 태양에서 방출된 고에너지 입자는 평소보다 지구 근처 영역까지 깊이 침투한 것으로 나타났다. 한국천문연구원은 곽영실 박사 연구팀이 차세대소형위성 2호(NEXTSat-2)에 탑재된 우주방사선 관측장비 ‘레오도스’(LEO-DOS)를 활용해 슈퍼 태양폭풍 기간에 인공위성이 실제로 받는 흡수선량 변화를 관측, 분석했다고 15일 밝혔다. 기존 우주방사선 연구는 입자 개수 측정에 맞춰져 있어 인공위성 장비나 인체에 실제로 얼마나 많은 에너지가 전달되는지는 알기 어려웠다. 레오도스가 측정한 흡수선량은 방사선이 물질에 남기는 실제 에너지량으로, 우주방사선 위험을 보다 직접적으로 평가할 수 있다. 분석 결과, 2024년 5월 11일 슈퍼 태양폭풍 기간 동안 태양에서 방출된 고에너지 입자에 의한 흡수선량이 급격히 증가했다. 이는 강력한 태양폭풍이 저궤도 위성 환경에 직접적인 방사선 영향을 줄 수 있음을 확인한 것이다. 또 태양에서 방출된 고에너지 양성자가 평소보다 훨씬 깊은 지구 근처 영역까지 침투한 것으로 분석됐다. 특히 태양폭풍 이후에 전자에 의한 흡수선량이 지속적으로 증가했는데, 이는 태양폭풍가 끝난 뒤에도 저궤도 우주방사선 환경이 정상 상태로 회복되지 않고, 상당 기간 위성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준 결과로 해석된다. 고위도 지역의 방사선 환경에도 변화를 줘 고위도 평균 흡수선량은 태양폭풍 전 대비 약 15배 증가했다. 강한 태양폭풍 동안 극지방을 통과하는 저궤도 위성이 훨씬 높은 방사선 환경에 노출됐다는 의미다. 연구팀은 태양활동과 지자기 교란 영향으로 방사선 위험이 증가하는 지역과 궤도를 파악해 우주방사선 환경 모델 검증과 위성 전자장비 보호, 방사선 차폐 설계 등에 필요한 기초 자료로 활용될 것으로 기대했다. 곽영실 천문연 기초천문연구본부장은 “이번 연구는 국내 인공위성과 우주방사선 관측장비를 활용해 인공위성이 실제로 받는 방사선 에너지 변화를 측정했다는 점”이라며 “우주방사선 위험을 보다 현실적으로 평가할 수 있는 기반을 마련했다는 데 의미가 크다”고 말했다. 논문 제1저자인 정종일 천문연 박사는 “앞으로 장기간 축적되는 우주방사선 관측자료를 활용해 우주방사선 환경 변화를 더욱 잘 이해하고, 우주기상 위험을 더욱 정밀하게 평가하는 데 기여할 것”이라고 기대했다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘지구물리학 연구저널’ 지난달 28일자에 실렸다.