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[IT뉴스]누리호가 쏘아올린 '도요샛' 위성, 슈퍼태양폭풍 속 우주날씨 관측

온카뱅크관리자

2025-08-04 09:57:35

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 작년 5월 발생한 슈퍼태양폭풍 기간 전리권 플라즈마 변화 확인 초소형 큐브위성임에도 美 국방부·유럽우주국 중대형 위성급 성과 
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 <img alt="우주날씨 관측 큐브위성 '도요샛(SNIPE)'이 우주 공간을 비행하고 있는 가상도. (사진=천문연 제공) *재판매 및 DB 금지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/newsis/20250804095550347jzbb.jpg" data-org-width="720" dmcf-mid="xnjCEX41ZE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/newsis/20250804095550347jzbb.jpg" width="658">
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 우주날씨 관측 큐브위성 '도요샛(SNIPE)'이 우주 공간을 비행하고 있는 가상도. (사진=천문연 제공) *재판매 및 DB 금지
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 [서울=뉴시스]윤현성 기자 = 한국의 우주날씨 관측 큐브위성 '도요샛(SNIPE)'이 지난해 우리나라를 비롯한 전세계 곳곳에서 오로라 등을 유발한 슈퍼태양폭풍 속에서도 우주날씨를 성공적으로 관측해냈다.
 한국천문연구원 연구진이 큐브위성 도요샛을 이용해 슈퍼태양폭풍이 전 지구에 미치는 영향을 성공적으로 관측·분석했다고 4일 밝혔다. 
 큐브위성 도요샛은 기존 위성에 비해 작은 나노급 위성임에도 불구하고 지난해 5월 발생한 강력한 태양폭풍 기간 동안 전리권(지표로부터 약 60~1000㎞ 공간) 플라즈마의 변화에 대한 다양한 데이터를 확보했다. 
 지난해 5월 10~12일(세계시 기준) 발생한 태양폭풍은 2003년 11월 이후 가장 강력한 우주폭풍으로 알려져 있다. 연구자들 사이에서는 슈퍼태양폭풍으로 불린다. 이 기간에 우리나라 강원도를 비롯한 전 세계 여러 지역에서 오로라가 관측되어 세계적인 화제가 되기도 했다. 
 일반적으로 상부 전리권 플라즈마 밀도는 적도 부근에서 최대가 되는데, 태양폭풍이 발생할 경우, 최대 플라즈마 밀도 지역이 위도 25~30도 지역으로 이동하고 적도 지역의 밀도는 낮아진다. 이러한 현상을 '적도 이온화 이상 현상'이라 부른다. 
 지난해 5월 발생한 태양폭풍은 적도 지역 플라즈마를 자기 위도 40도까지 이동시켰는데, 도요샛과 여러 나라의 위성 관측 자료를 이용해 이 현상을 포착했다. 해당 연구 결과는 우주환경 관련 연구성과를 집중적으로 다루는 학술지인 스페이스 웨더(Space Weather)에 7월 26일자로 게재됐다. 
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 <img alt="도요샛으로 관측한 전리권 플라즈마의 밀도(그림 상단)와 온도(그림 하단) 변화. 태양폭풍으로 양극 방향(화살표)으로 분리된 지구 전리권을 확인할 수 있다. (사진=천문연 제공) *재판매 및 DB 금지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/newsis/20250804095550515xiee.jpg" data-org-width="719" dmcf-mid="y45B3QrR1k" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/newsis/20250804095550515xiee.jpg" width="658">
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 도요샛으로 관측한 전리권 플라즈마의 밀도(그림 상단)와 온도(그림 하단) 변화. 태양폭풍으로 양극 방향(화살표)으로 분리된 지구 전리권을 확인할 수 있다. (사진=천문연 제공) *재판매 및 DB 금지
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 연구진은 10㎏급 초소형 큐브위성인 도요샛 관측 자료와 미국 국방부에서 운용하는 국방기상위성 DMSP, 유럽우주국(ESA)에서 운용하는 스웜 위성군 자료를 함께 분석해, 도요샛 관측 자료가 해외 중대형 위성 자료와 비견될 만큼 신뢰성 있다는 점을 확인했다. 특히 도요샛은 해외 위성의 관측 자료가 비어 있는 고도 500㎞의 여명-황혼 궤도에서 독자적 연속 관측을 수행함으로써 저비용 큐브위성의 이점을 확인했다. 
 도요샛 위성들은 플라즈마 측정 센서인 랭뮤어 탐침을 이용해 전리권 플라즈마의 밀도와 온도를 약 60시간 연속 관측했다. 태양폭풍 발생 전에는 적도 부근의 전자 밀도가 높았다가 폭풍 발생 후에는 고밀도 전자들이 적도로부터 점차 멀어지며 중위도 지역으로 이동하는 현상을 관측했고, 폭풍 개시 후 극 지역에서 전자 온도가 급격히 상승하는 것도 관측했다. 이는 태양풍이 지구 자기장과 충돌함에 따라 전리권 플라즈마 특성이 크게 변했다는 것을 의미한다.
 태양폭풍 기간에 관측된 전리권의 극적인 변화는 GPS 위치 오차 증가, 통신 장애, 전력망 손상 등의 피해를 발생시킬 수 있다. 위성의 궤도도 변화시킬 수 있는데, 실제로 이 시기 도요샛들의 평균 고도가 약 200~500m 하강한 것으로 나타났다. 도요샛이 관측한 전자 온도 및 플라즈마 분포 변화는 기존 연구에서 제안된 지구 저궤도 우주날씨 변화 메커니즘을 보완하는 중요한 근거 자료로 활용될 전망이다. 
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 <img alt="태양폭풍 발생 전과 후의 전리권 비교. GPS 위성을 이용해 추정한 전리권 밀도 분포(TEC 색상 분포)와 도요샛의 궤도(파란 세로 곡선). 태양폭풍 발생 후에 중위도(20°N와 40°S 부근) 지역에서 높은 플라즈마 밀도가 관측됐다. (사진=천문연 제공) *재판매 및 DB 금지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/newsis/20250804095550687kqqr.jpg" data-org-width="720" dmcf-mid="WQrWI0RuXc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/04/newsis/20250804095550687kqqr.jpg" width="658">
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 태양폭풍 발생 전과 후의 전리권 비교. GPS 위성을 이용해 추정한 전리권 밀도 분포(TEC 색상 분포)와 도요샛의 궤도(파란 세로 곡선). 태양폭풍 발생 후에 중위도(20°N와 40°S 부근) 지역에서 높은 플라즈마 밀도가 관측됐다. (사진=천문연 제공) *재판매 및 DB 금지
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 해당 연구 논문의 제1저자인 한국천문연구원 송호섭 박사는 "초소형 큐브위성을 이용해 다른 큰 위성에 비견될 만큼 양질의 데이터를 생산할 수 있고, 과학적 성과를 낼 수 있어 기쁘다"며 "앞으로 더 많은 연구자들이 초소형위성 개발과 우주과학 연구 분야에서 활약할 수 있게 되기를 희망한다"고 전했다.
 도요샛 프로젝트 연구책임자인 이재진 책임연구원은 "국내 큐브위성의 관측임무 결과를 이용한 첫 번째 연구성과이며, 국내 독자적으로 개발된 위성을 우리 기술로 발사하고, 그 연구 결과를 세계적 학술지에 발표했다는 점이 큰 의미를 갖는다"며 "최근 2년여 간의 도요샛 관측 운영 경험을 통해 후속 임무로 최근 초저고도용 도요샛2(SNIPE-2)에 대한 기획연구를 진행 중이며, 이를 기반으로 후속 프로젝트를 추진 중"이라고 말했다. 
 한편 도요샛 위성은 군집 편대비행을 통한 우주날씨 관측 임무 수행을 위해 천문연과 한국항공우주연구원이 공동으로 개발해 2023년 5월 25일 나로우주센터에서 누리호로 발사한 큐브위성군이다. 총 4기(가람·나래·다솔·라온) 큐브위성 중 현재 2기(나래·라온)가 정상 운영 중이다. 도요샛의 설계 수명은 1년이지만, 나래와 라온 위성은 현재 2년 넘게 운용되고 있다.
 ☞공감언론 뉴시스 hsyhs@newsis.com 
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