“2013년 가공할 폭발” 태양의 경고… 지구엔 ‘카트리나’급 피해 가능성

“앞으로 발생할 최악의 태양 폭발은 지구에 최대 2조 달러(약 2254조원)의 피해를 입힌 카트리나급의 우주 폭풍이 될 가능성이 있다. 피해 복구에도 약 10년이 걸릴 것이다.”

미국과 영국 등 우주기상 정책 담당자들이 최근 미국 워싱턴에서 열린 미국과학진흥협회(AAAS) 연례회의에서 “전 세계는 2000년 태양 활동 극대기 이후 가장 취약한 상태에 놓여 있다”며 이 같이 경고했다. 카트리나는 2005년 미국 남부 지역을 강타해 1800여명의 사망자를 낸 역사상 최악의 허리케인이다. ‘태양 기상청’으로 불리는 미국 국립해양대기청(NOAA)의 제인 러브첸코 청장은 “극심한 태양 폭풍이 올 것인지 아닌지의 문제가 아니라 언제, 얼마나 큰 것이 올 것이냐의 문제”라면서 “우주 기상 위협에 대처하기 위한 국제적 협력을 강화해야 한다”고 강조했다. 과학자들은 지난 15일(한국시간) 발생한 태양 폭발(X2.2등급)은 2007년 이래 최대 규모였지만 역사적으로 볼 때는 비교적 작은 수준에 해당된다고 말한다. 태양의 활동 주기는 보통 11년이지만 변화폭이 심하며 다음 활동 극대기는 2013년 5월쯤 정점이 될 것으로 전망되고 있다.

◇2013년 태양활동 극대기 진입 단계…대형 태양 폭발 잇따를 듯=거대한 태양 폭발 현상인 ‘플레어(Flare)’는 흑점 주위에서 일어난다. 흑점은 태양 표면에서 주변보다 약간 온도가 낮아 검게 보이는 부분을 말한다. 하지만 태양의 다른 부분에 비해 1500∼2000도 정도 낮아 어둡게 보이는 것일 뿐 흑점 부분도 실제로는 매우 밝다. 흑점은 1611년 갈릴레이가 망원경 관측으로 찾아냈으며, 흑점의 수가 11.2년 주기로 증감한다는 사실도 알아냈다. 흑점이 생기고 대규모 폭발을 일으키는 것은 태양 표면 아래에서 일어나는 자기장의 영향 때문인 것으로 추정된다.

이런 태양 흑점의 활동이 최근 극소기를 지나 2010년부터 증가하고 있으며 2013년 태양 활동 극대기를 향해 가면서 여러 차례 대규모 폭발이 잇따를 것이란 예측이 나오고 있다. 현재 태양에서 관측되는 흑점의 개수는 약 90여개. 태양 활동 극대기에는 최대 150여개로 늘어날 것으로 보인다. 방송통신위원회 전파연구소 한진욱 공업연구사는 “최근 태양 흑점이 관측되지 않는 날이 2009년 269일, 2010년 51일, 올해 2월 15일 현재 1일로 점점 줄고 있는 걸 보면 현재 태양 활동이 극대기로 진입하는 단계다. 앞으로 대형급 태양 폭발이 더 자주 관측될 것이며 이로 인해 상당한 피해가 예상된다”고 말했다.

◇통신 장애, 전력망 피해, 인공위성 손상=태양 폭발의 등급은 A, B, C, M, X 등 5단계로 나뉜다. X등급은 지구 전체에 전파 장애를 일으키는 대형급이다. 발생지점에서의 위력은 히로시마 원폭의 1조배 이상이다. A, B, C급은 M급(중간급)이나 X급 보다 발생 빈도는 훨씬 많지만 규모가 작아 지구에 큰 영향을 미치지 않는다. 지금까지 기록된 가장 큰 규모는 2003년 10월 발생한 X28 등급으로, 경보 등급 중 최고 단계인 5등급(심각) 경보가 발령됐다. 태양 흑점 폭발로 플레어가 발생하면 1차적으로 강한 태양 전파와 X선이 발생해 불과 8분 만에 지구에 영향을 준다. 태양 전파(일명 태양 잡음)는 지구 상공 60㎞에 존재하며 무선 통신에 필수적인 전리층을 교란해 단파 통신, 위성·지상통신 등에 장애를 일으킬 수 있다.

플레어와 함께 방출되는 고에너지의 ‘코로나 물질(CME·플라즈마)’은 빠르면 수 시간 내, 늦어도 2∼3일 내에 지구에 도착한다. 한국천문연구원 태양우주환경연구그룹 조경석 박사는 “이 고에너지 입자는 지구 상공에 떠 있는 인공위성 표면을 뚫고 들어가 전자 장비나 태양 전지판 등에 손상을 일으켜 위성의 수명 및 궤도 등에 영향을 줄 수 있으며 우주공간에 상주하는 우주 비행사는 더 높은 방사선에 노출된다”고 말했다.

또 항공기의 경우 유류비 절감을 위해 북극 항로를 선택하는 경우가 많은데, 극지방은 태양 입자들이 잘 들어 올 수 있어 승객들의 방사능 노출 위험도 높아진다. 코로나 물질이 갖고 있는 강력한 자기장은 지구 자기장을 교란해 ‘지자기 폭풍(일명 우주 폭풍)’을 일으키는데, 이는 지상 전력망에 손상을 주어 정전 사태를 초래할 수 있다. 실제 1989년 3월 발생한 태양 폭발로 캐나다 퀘벡주에 대규모 정전사태가 발생한 적이 있다.

방통위 전파연구소의 자체 조사결과, 지난 15일 발생한 태양 폭발로 인해 우리나라는 군 작전에 중요한 무전 통신이 2시간가량 불가능한 상태가 됐으며, 전 세계적으로는 말레이시아 MeaSat-3 위성 등에서 수신 불량이 관측된 것으로 파악됐다.

한진욱 공업연구사는 “이번 태양 폭발이 X등급으로 비교적 큰 규모였지만 영향력이 적었던 것은 고에너지의 코로나 물질이 갖고 있는 태양 자기장 방향이 북쪽이어서 지구 자기장의 방향과 같았기 때문이다. 보통 강력한 태양 폭풍을 일으키려면 남쪽 방향의 자기장 성분을 가진 코로나 물질이 지구 방향으로 곧바로 진행할 때 발생한다”면서 “이번 폭발로 인한 영향은 지난 18일로 종료됐다”고 말했다.

◇태양 폭발 영향은 피할 수 없어…꾸준한 감시 및 예측으로 피해 줄여야=예전에 비해 전자기기의 사용이 필수이기 때문에 태양 폭발로 인한 영향을 피할 순 없다. 현재 과학기술로는 태양 폭발의 영향을 차단하는 일이 불가능하다. 인류가 할 수 있는 일은 태양 흑점의 위치를 꾸준히 지켜보는 것이다. 모든 플레어는 흑점에서 발생하기 때문에 24시간 흑점 감시체계를 구축해 흑점의 발생 및 크기 변화 과정을 지켜보면서 폭발 가능성을 예측해야 한다. 미국, 일본, 유럽 등 선진국들은 이미 독자 태양 관측 위성을 쏘아 올리거나 지상 관측에 나서고 있다.

우리나라도 늦었지만 최근 천문연구원, 방통위 전파연구소와 경희대, 서울대 연구팀 등을 중심으로 태양 활동 관측과 태양 폭발의 영향을 연구하려는 움직임이 활발해지고 있다. 천문연구원은 지난해 6월 태양의 고분해능 영상과 스펙트럼을 기존 보다 빠르게 얻을 수 있는 고속 태양영상분광기를 개발, 미국 캘리포니아 빅베어 태양 천문대에 설치해 활용하고 있다. 방통위 전파연구소는 선진국 수준의 우주 전파 환경 예·경보 서비스를 위해 오는 9월 제주도에 우주전파센터 건립을 추진 중이다.

민태원 기자 twmin@kmib.co.kr



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