지난 2024년 전세계를 떠들썩하게 했던 슈퍼 태양풍에 대한 방사선량 분석 결과가 국내에서도 처음 공개됐다.

정종일 한국천문연구원 기초천문연구본부 태양권연구센터 연구원(박사)은 "슈퍼 태양폭풍 기간 동안 인공위성이 실제 받는 방사선량 변화를 분석한 결과 저궤도 위성에 방사선 영향을 준다는 사실을 확인했다"고 발표했다.

연구는 곽영실 기초천문연구본부장 연구팀이 참여했다. 정 연구원은 이 연구에서 논문 제1저자로 관여했다.

분석 장비는 국내 차세대소형위성 2호(NEXTSat-2)에 탑재된 우주방사선 관측장비 ‘레오도스(LEO-DOS)’를 활용했다. 분석 기간은 역대 최고 슈퍼태양풍 발생했던 2024년 5월 10~12일 전후다.

레오도스는 우주에서 날아오는 방사선을 전기를 띤 입자(하전입자)와 중성자로 구분, 방사선량을 측정하는 장비다. 지난 2023년 5월 25일, 누리호에 실려 우주로 발사됐다.

연구팀은 이번 분석을 통해 태양에서 방출된 고에너지 입자가 평소보다 훨씬 깊이(고도 6,000km 상공(2R)) 지구 근처 영역까지 침투했고, 방사선 환경을 단순히 증가시키는 것이 아니라 다양한 입자 성분을 복합적으로 재배치한다는 사실을 확인했다고 밝혔다.

연구팀에 따르면 방사선 벨트 외대는 전자 영향이 크고, 내대는 양성자 영향이 컸다. 특히, 2024년 5월 11일 태양 고에너지 입자에 의한 방사선 흡수선량이 급격히 증가해 강력한 태양폭풍 사건이 저궤도 위성 환경에 직접적인 영향을 줄 수 있음도 확인했다.

또한 태양에서 방출된 고에너지 양성자가 평소보다 훨씬 깊은 지구 근처 영역까지 침투한 것도 확인됐다. 태양폭풍 이후에는 전자에 의한 흡수선량 증가가 지속적으로 관측되었는데, 이는 태양폭풍이 종료된 이후에도 저궤도 우주방사선 환경이 즉시 정상 상태로 회복되지 않고 상당 기간(6월 말까지 1개월 이상) 위성에 영향을 미칠 수 있음을 나타내다.

반면 내부 방사선대의 양성자에 의한 흡수선량은 태양폭풍 직후 크게 감소했다. 고위도 지역의 방사선 환경 변화도 확인했다. 고위도 평균 흡수선량은 태양폭풍 전 대비 약 15배 증가해 강한 태양폭풍 동안 극지방을 통과하는 저궤도 위성이 훨씬 높은 방사선 환경에 노출될 수 있음을 확인했다.

곽영실 기초천문연구본부장은 “방사선이 실제 위성 부품과 인체에 전달할 수 있는 에너지 변화를 분석, 우주방사선 위험을 보다 현실적으로 평가할 수 있는 기반을 마련했다”고 평가했다.

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정종일 박사는 “태양활동과 지자기 교란에 따라 방사선 위험이 증가하는 지역과 궤도를 파악함으로써 우주방사선 환경 모델 검증과 위성 전자장비 보호, 방사선 차폐 설계, 임무 운영 전략 수립 등에 도움이 되는 기초자료가 될 것”이라며 “이번 연구가 향후 과학분석, 위성 운용 등의 측면서 우리나라 우주개발 기반이 될 것"이라고 말했다.

연구결과는 지구물리학 연구 저널 '지오피지컬 리서치 레터스'에 게재됐다.