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2013년 흑점 태양대폭발 통신대재난위기 국가, 기업 등 대책 필요
흑점 활동극대기, 전력 통신마비, 위성마비 등 일순간에 닥칠수도
2013년 05월 20일 (월) 14:43:56 이정직 기자 jjlee@di-focus.com

국가위기관리
지난 3월 20일 방송사, 통신사, 은행, 정부기관 등이 해킹을 당해 혼란을 초래한 적이 있었다. 국정원 등 정부기관은 조사결과 해킹소행이 북한 정찰총국의 소행이라는 강조했다. 현재 이 조사결과의 진위 여부는 아직 밝혀지지 않았으나 정부기관 및 주요통신사, 방송사, 은행 등의 해킹사태를 경험했던 국민들은 여간 불안한 것이 아니다. 그런데 이보다 더 무서운 상황이 곧 닥칠지도 모른다. 바로 통신대재난이다. 그것도 북한 등 일부 국가의 의도된 소행이 아닌 자연에 의한 대재난으로 거부 할 수 없는 상황이다. 바로 흑점폭발 때문이다. 2013년 태양흑점 활동이 극대기에 달하면서 대규모 통신재난이 우려되고 있다.
<위기관리경영 - 이정직 기자>

   
 
태양흑점 폭발 상황 발생

2013년 태양 흑점들의 폭발이 왕성할 것으로 예측되고 있는 우려와 달리 태양은 매우 조용한 모습을 보이고 있다. 그러나 이러한 고요가 무언가 예기치 못한 상황 발생을 초래할 수도 있다는 불안한 예감을 만들어내고 있다. 영국 일간 데일리메일이 미국 항공우주국(NASA) 전문가는 오히려 이러한 고요가 예기치 못한 상황 발생을 초래할 수도 있다고 말했다고 보도했다. 이 신문은 나사가 촬영한 태양 사진에 의하면 태양은 주변에 몇몇 작은 흑점들만 관찰될 뿐 매우 저조한 활동을 보이자 전문가들의 예측이 틀릴 수도 있다는 말들이 나오고 있다.

하지만 나사 고더드 우주센터의 태양물리학자 딘 페네넬은 “그것은 오히려 태양 내부가 꽉 차 있다는 것을 의미한다”고 말했다. 다시 말해 폭풍 전야의 고요함을 의미한다는 것이다. 페네넬은 1989년과 2001년 사이에도 태양은 두 번이나 절정(peak)을 이룬 적이 있으며 2011년과 2012년 사이에도 왕성한 활동을 보였다고 말했다. 주로 2년을 기점으로 수축과 팽창을 보이는 태양 활동은 14주기와 24주기로 반복되며 이러한 태양 흑점 활동이 20세기 초반에 한번 동시에 최대 점을 이룬 바 있다고 말했다. 따라서 2013년과 2014년 사이에 다시 한번 주기가 겹쳐 최대 점을 이룰 수 있다며 태양은 지금 폭풍 전야의 고요함을 보이고 있는 것이라고 설명했다.

태양흑점이 폭발해 지구에 영향을 미친다면 피해는
태양흑점이 폭발해 지구에 영향을 미친다면 그 피해는 어느 정도일까. 지난해 1월 28일 방송통신위원회 국립전파연구원 태양의 우측 가장자리에서 3단계(주의)급 태양흑점 폭발 상황이 발생했다며 이번 태양흑점 폭발은 2012년 들어 관측된 것 중 가장 큰 규모라고 밝혔다. 이 태양흑점 폭발 이후 약 8분만에 지구에 도달한 태양X선에 의해 미국 캐나다 및 남미 지역에서는 약 1시간 정도 단파통신 두절 현상이 발생했다.반면, 한반도는 당시 밤 시간대로 태양 반대편에 위치해 태양X선에 의한 직접적인 피해는 발생하지 않았다. 그렇지만 태양흑점 폭발로 방출되는 고에너지 입자나 코로나물질이 지구에 도달할 경우 단파통신 장애, 위성 전지판 손상 등의 피해가 발생할 수 있어 지속적인 태양활동 관측과 대비가 필요하다고 밝혔다.

   
또 지난해 2단계(관심)급 태양흑점 폭발했을 당시 동반된 다량의 고에너지 입자가 지구까지 도달하여 극지방에 단파통신 장애를 일으켰으며, 당시 단파통신을 이용하는 항공사들이 북극항로를 우회하여 운행함에 따라 비행시간이 늘어난 바 있었다. 당시 국립전파연구원 우주전파센터에서는 태양흑점 폭발시 항공사·군 등 유관기관에 3단계(주의)급 태양흑점 폭발 현상이 발생했음을 알리고 비상근무 체제에 돌입하기도 했다. 다행히 흑점은 태양 우측 가장자리에서 폭발하여 지구에 영향을 미치는 기간이 길지 않았다. 하지만 태양흑점 활동이 극대기에 달하면서 더 심각한 대규모 통신재난이 우려되고 있다. 문제는 이 흑점 폭발로 인한 예상치 못한 단전과 단파통신, 일부위성활동에 악영향을 미치는 등 통신대란이다.

지구 자기장은 진출입로에 해당하는 북극과 남극 지역에서 그 영향이 매우 강하다. 이는  일시적인 GPS 교란·위성전파 간섭·위성궤도 오차 등이 발생할 수 있다는 의미이며 방송사·통신사, 항공 및 해상 항해사, 군기관 및 위성 관리기관 등에도 영행을 미친다. 태양 흑점 폭발의 활동이 활발해지면 통신재난이 현실화 될 수도 있으며 전력회사들은 예상치 못한 단전에 대비할 필요가 있다. 관련전문가들은 흑점폭발이 전자기유도현상에 따라 급격한 전압 교란 현상이 생길 수도 있으며 전력회사들은 예상치 못한 단전에 대비해야 한다고 지적하고 있다. 또 단파통신이나 일부 위성의 활동에 악영향을 미칠 수 있으며 결국 전파대란이 발생할 수 있다고 경고하고 있다.

인공위성 지상 통신장비 모두 영향
태양의 흑점 폭발이 왜 방송을 멎게 하고 통신을 두절시킬까. 폭탄이 터지면 굉음와 함께 먼지가 나듯 태양 흑점도 폭발하면 소리와 입자가 발생한다. 폭탄의 굉음이 태양X선이고, 먼지에 해당하는 것이 고에너지 입자다. 폭발 규모에 따라 둘 다 모두 지구의 통신에 각각 영향을 미친다. 지구까지 도달하는데 8분 가량 걸리는 태양X선은 지상에서 발사한 전파를 흡수 반사해 무선 통신에 중요한 역할을 하는 지구 전리층에 변화를 줘 단파통신을 교란시킨다. 한 예로 2011년 2월 15일 흑점 폭발 직후 국내 AM방송 및 군통신이 일시 중단된 것은 바로 이 태양X선의 영향 때문이다.

   
또 하나의 문제는 우주에서 현재 열심히 날아오고 있을 태양 먼지, 고에너지 입자다. 지구에 도달하는데 길게는 3일 걸리는 이 입자는 하늘에 떠 있는 인공위성과 지상의 통신장비 모두에 영향을 미칠 수 있다.특히 인공위성의 경우 지구를 둘러싼 ‘자기권’의 보호를 받으며 궤도를 도는데, 고에너지 입자가 풍선을 누르듯 자기권을 지구 방향으로 누르면 위성이 자기권 밖으로 튕겨 나올 수 있다. 이렇게 되면 위성은 ‘우주 미아’가 되거나 고에너지 입자의 영향을 받아 고장이 발생할 수 있다.

또 이 입자는 지상의 통신장비 및 전기의 작동을 건드릴 수도 있다. 전파연구소 관계자는 “이 입자가 지상까지 도달하면 입자에 대한 내성이 약한 통신 장비들은 영향을 받을 수 있다”고 설명했다. 실제 지난 1989년 캐나다 퀘벡 주에서는 이 입자가 가정의 변압기를 태워 주 전체에 9시간 정전을 발생시키고, 북미 전체에 통신장애를 일으킨 적이 있다. 미국의 갤럭시 15위성도 고에너지 입자의 영향을 받아 작동이 8개월 동안 중단됐다 복구된 바 있다.

통신대재난 현실로
또 하나의 문제는 태양풍이다. 태양은 전자기파와 ‘태양풍’이라 불리는 하전입자(전자 양성자 등 전하를 띠고 있는 입자)를 끊임없이 행성 간 공간과 지구자기권으로 방출한다. 이를 ‘태양풍’이라고 한다. 이 중 장파인 전자기파보다 파장이 짧은 X-선이나 자외선은 지구를 포함한 행성의 대기에 ‘전리층’이라는 독특한 환경을 만든다. 전리층은 태양이 방출한 각종 에너지에 의해 공기 분자가 이온화돼 자유전자가 밀집한 곳을 말한다. 전리층은 지상에서 발사한 전파를 흡수 또는 반사하기 때문에 지구의 무선 통신에 매우 중요한 역할을 한다.

태양 활동이 문제가 되는 이유는 바로 이 전리층을 교란하기 때문이다. 원거리 국제통신이나 선박, 항공기 등에 쓰이는 단파통신(주파수 3~30㎐)은 지표에서 약 100~400㎞의 전리층에서 전파가 잘 반사돼야 통신이 원활하게 이뤄진다. 그런데 플레어가 대량 발생하면 태양으로부터 날아온 각종 하전입자가 끼어들어 전리층이 두꺼워지고, 전파를 반사하지 않고 흡수해 일시적 통신장애가 발생하게 된다. 이와 함께 발생하는 코로나물질(CME) 방출도 문제다.

최근 태양흑점 폭발에서는 태양 폭풍이 동반돼 시속 900㎞로 CME가 지구를 향해 돌진하기도 했다. 이는 지구 자기장을 교란하는 ‘지자기 폭풍’을 일으킨다. TV나 라디오, 이동통신(휴대폰), 기상항공 레이더 등에 쓰이는 초단파~마이크로파 영역(30~3만㎒)이 영향을 받아 TV 수신장애 및 통신 장애가 일어날 수 있다. 특히 심각한 문제는 전력시스템에 영향을 준다는 것이다. 이같이 우주재난에 대비해 보다 체계적인 우주 감시환경 조성이 필요하며 이에 대한 구체적인 대비책이 필요하다.

   
지구 기후 영향 미친다

태양의 밝기는 흑점 수의 증감에 따라 변한다. 그 변화의 폭은 0.1%로서 아주 미약하지만, 태양의 밝기는 흑점 수가 많아지는 해는 밝아지고, 흑점 수가 적은 해는 감소한다. 흑점이 많아지면 반대로 밝기가 감소하는 것으로 생각하기 쉬우나, 태양의 밝기는 흑점 주위에 있는 백반의 밝은 영역의 영향도 받는다. 그래서 흑점이 늘면 백반도 늘게 되고, 그 결과 밝기는 증가하는 것으로 생각된다. 흑점 수가 많을수록 태양은 밝아지고, 그만큼 지구에 도달하는 에너지도 많아진다. 이것으로 미루어 태양 활동이 지구 기후에 어떤 영향을 미치고 있다고 생각할 수 있다.

1989년, 미국의 마샬(Marshell) 연구소에서 발표한 마샬 리포트에서 지구 온난화의 원인을 온실 효과에 의한 것보다도 태양 활동에 있는 것 같다고 발표했다. 태양 복사량의 변동과 지구의 평균 기온의 변동 관계를 조사하여, 최근 200년간의 북반구 육지의 평균 기온과 빙하의 양을 비교하면 아주 잘 일치한다는 주장도 있다. 이것은 태양의 복사량이 많고 적음이 지구 기후 변동의 주된 요인임을 의미한다. 태양 활동의 기준이 되는 상대 흑점 수의 증감과 지구의 평균 기온의 변화를 비교해 보면, 흑점 수가 많은 시기, 즉 태양 활동이 활발한 시기에는 평균 기온이 높다.

반대로 흑점 수가 적은 시기, 즉 태양 활동이 그다지 활발하지 않는 시기에는 평균 기온이 낮다. 이를테면, 17세기 중엽부터 18세기 초반에 걸쳐 약 70년 동안 상대 흑점 수가 0인 시기가 있었다. 이 시기에 런던을 흐르는 템스 강이 얼어붙어 7월까지 얼음이 남아 있었다는 기록이 있다. 이와 비슷한 현상이 14세기 초반에서 19세기에 걸친 지구의 소빙하기에 대응하고 있다. 이렇듯 태양흑점폭발은 인류의 생활상에 커다란 영향을 미친다. 이러한 흐름 속에서 우리나라도 우주환경을 감시할 수 있는 우주재난의 대비가 필요하며, 보다 체계적인 우주 감시환경이 필요하다 하겠다.

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