올해는 11년 주기로 반복되는 태양 활동 주기 중 태양 극대기에 해당하는 해다. 태양 극대기에는 태양 자기장이 강해지고 태양표면 흑점 활동이 활발해진다. 이로 인해 지구 자기장 교란 현상이 자주 발생하게 되는데 한국천문연구원이 지난해 발생했던 태양 지자기 폭풍 현상을 분석해 지구적 영향과 메커니즘을 확인했다.
천문연 태양우주환경그룹은 지난해 강력하게 발생했던 태양 지자기 폭풍 현상을 분석한 결과를 13일 발표했다.
지자기 폭풍은 태양에서 발생한 강력한 태양 폭풍이 지구에 도달해 지구 자기장을 교란하는 현상이다. 이는 근지구 우주환경(우주날씨)에 심각한 영향을 끼친다.
실제 위성체 손상, 위성 오작동 및 궤도 변이, 위성통신 또는 지상무선통신 교란, GPS 오차 증가, 지상 전력망 손상 등 피해가 발생한다. 극항로를 운항하는 비행기 승무원이나 승객, 그리고 우주인 안전에까지 영향을 주는 등 인류 우주활동에도 커다란 위험 요인이 된다.
지자기 폭풍은 미국 해양대기청(NOAA) 우주기상예측센터(SWPC)에 의해 G1(약함)부터 G5(극심함)까지 등급이 매겨진다. 지난해 5월에는 21년 만에 가장 강력한 G5급 지자기 폭풍이 발생했으며, 최근에는 지난 1일G4급 지자기 폭풍이 발생한 바 있다.
천문연은 국내외 최신 위성과 지상 관측시스템을 통해 지난해 5월 10~12일 발생한 G5급 지자기 폭풍을 관측해 원인과 물리적 메커니즘을 종합적으로 분석했다.
해당 지자기 폭풍은 태양 활동 영역 13664와 13668의 복잡한 자기장 구성에서 비롯된 X급 플레어와 여러 번의 코로나질량방출(가스 구름 형태 플라스마와 자기장·CME)이 원인인 것으로 확인됐다. 태양 플레어 강도는 A, B, C, M, X급으로 나뉘는데 X급이 가장 강한 등급이다.
특히 지난해 5월 9일 나타난 X2.2급 플레어가 주요 CME를 발생시켰고, 이전에 발생한 CME와 합쳐져 강력한 태양풍이 지구 궤도에 도달했다.
이로 인해 지구 자기권이 강하게 압축되고, 남쪽으로 향한 행성 간 자기장과 지구 자기장 사이에 강력한 자기 재연결이 발생했다. 이를 통해 지구 고위도 상층 대기에 에너지 유입이 증가해 지구 열권이 가열됐으며, 전리권 전자 밀도 변화가 일어났다.
천문연 연구팀은 남극 장보고과학기지와 영천 보현산천문대에서 운영 중인 천문연 전천카메라를 통해 오로라를 확인했으며, 거창 감악산에 설치된 중성자 모니터를 통해서도 우주방사선 유입의 변화를 확인했다.
곽영실 천문연 책임연구원은 “G5급 지자기 폭풍을 다각도 분석해 태양과 지구 자기권과 상호작용 및 전 지구적 영향과 메커니즘을 더 이해할 수 있게 됐다”며 “이는 태양활동 극대기인 올해 우주날씨 변화에 대한 이해에도 도움이 되며, 향후 대비책 마련에 좋은 기초자료가 될 것이다”고 말했다.
한편 천문연은 지상 및 우주 기반 첨단 관측 장비와 데이터 분석 기술을 활용한 태양 활동과 우주날씨 변화 관련 최신 동향을 발표하는 워크숍과 겨울학교를 13~15일 개최한다. 한국우주과학회 및 한국천문학회와 협력한 이번 행사에서 우주날씨 예측 신뢰도를 높이는 방법을 교류할 예정이다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
