한국천문연구원(천문연)과 한국항공우주연구원이 공동 개발한 초소형 인공위성 '도요샛'이 강력한 태양폭풍에도 불구하고 지구 주변 우주 환경의 변화를 정확히 포착해 냈다.
천문연은 도요샛 위성군을 이용해 지난해 5월 발생한 슈퍼 태양폭풍 기간에 전리권의 플라스마 변화 데이터를 성공적으로 수집했다고 4일 밝혔다. 전리권은 지표로부터 60∼1000㎞까지 우주 공간으로, 태양에서 나온 에너지에 의해 일부 대기 입자들이 전파에 영향을 주는 플라스마로 있다. 플라스마는 원자에서 전자가 떨어져 나간 상태를 말한다.
도요샛은 무게 10㎏ 이하 초소형 위성인 큐브위성 4기로 구성돼 있으며, 2023년 5월 한국형 발사체 누리호를 통해 지구 궤도로 올라갔다. 도요샛의 주요 임무는 위성항법시스템(GPS) 오차나 통신 장애 등을 일으키는 근지구의 우주 날씨를 관측하는 것이다.
태양폭풍은 태양에서 지구로 방출되는 강력한 입자와 자기장 폭풍이 지구에 영향을 주는 현상이다. 이번 관측은 2003년 이후 가장 강력했던 지난해 태양폭풍 기간 중 이뤄졌다. 당시 국내를 포함한 세계 곳곳에서 오로라가 관측되며 화제가 됐다. 태양에서 나온 고에너지 입자가 지구 대기권 상층부의 자기장과 마찰하면 하늘이 빛을 내는 오로라가 발생한다.
강력한 태양폭풍은 지구 근처 전리권의 전자 분포와 플라스마 밀도에도 큰 변화를 일으켰다. 도요샛은 태양폭풍으로 인해 최대 밀도 플라스마가 적도에서 자기 위도 40도로 이동하는 '적도 이온화 이상 현상'을 포착했다. 이 현상은 GPS 오류나 통신 장애, 심지어 전력망 피해까지 초래한다. 동시에 도요샛 위성들은 이 시기 평균 200~500m 정도 궤도가 하강한 것으로 나타났다.
이재진 책임연구원은 "국내 큐브위성의 관측 임무 결과를 이용한 첫 번째 연구 성과로, 국내 독자적으로 개발된 위성을 우리 기술로 발사하고 그 연구 결과를 세계적 학술지에 발표했다는 점에서 큰 의미가 있다"며 "최근 2년여 간의 도요샛 관측 운영 경험을 통해 후속 연구로 '초저고도용 도요샛2' 프로젝트를 추진하고 있다"고 밝혔다.
특히 도요샛은 다른 해외 위성들이 잘 관측하지 못하는 고도 500㎞의 여명-황혼 궤도에서 독자적인 관측을 했다. 천문연은 "미 국방부의 국방기상위성 DMSP나 유럽우주국의 스웜(Swarm) 위성군 같은 해외 중대형 위성의 자료와 비견될 만큼 신뢰성이 있다"고 설명했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '스페이스 웨더(Space Weather)'에 지난 26일 게재됐다.
참고 자료
Space Weather(2025), DOI: https://doi.org/10.1029/2025SW004470