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[뉴스에프엔 조남준 기자]일본 치바대학교 연구진이 지구 자기권의 자기 재연결 속도를 정밀하게 측정할 수 있는 새로운 연X선 이미징 기술을 개발했다. 태양 폭풍으로 인한 전력망 장애와 위성 교란을 사전에 경고할 수 있는 이 기술은 우주 일기 예보의 패러다임을 바꾸는 전환점이 될 것으로 평가된다.
최근 외신을 종합하면 전 세계가 통신, 내비게이션, 기상 모니터링 등 위성 기반 시스템에 점점 더 의존하게 되면서, 태양 활동으로 인한 우주 날씨의 정확한 예측이 국가안보와 산업 전반에 핵심 과제로 떠오르고 있다.
특히 태양풍이 지구 자기장을 강타할 경우, 이른바 ‘자기 재연결(magnetic reconnection)’ 현상이 발생하면서 지구 자기권이 일시적으로 약화되고, 이로 인해 통신 장애, 항공 운항 차질, 전력망 손상 등 심각한 피해가 발생할 수 있다.
그러나 그동안 자기 재연결이 어떤 메커니즘으로 작동하고, 얼마나 많은 태양 에너지를 지구로 유입시키는지에 대한 정량적 이해는 부족했다. 기존 관측 방식은 주로 우주선이 지나가는 지역에서의 단편적 데이터 수집에 의존해 왔으며, 사건 발생이 드문 탓에 예측 정확도도 제한적이었다.
이러한 한계를 돌파하고자 치바대 연구팀은 자연적으로 방출되는 ‘부드러운 연X선(soft X-ray)’에 주목했다. 이는 태양풍 이온이 지구 대기권 외곽의 중성 수소 원자와 충돌할 때 생성되는 것으로, 지구 자기권 외곽 경계에서 관측 가능하다.
연구팀은 일본의 초고성능 슈퍼컴퓨터 ‘후가쿠(Fugaku)’를 활용해 고해상도 자기유체역학(MHD) 시뮬레이션을 수행하고, 이를 기반으로 연X선 방출 패턴을 분석했다. 시뮬레이션 결과, 강력한 재연결 현상이 발생할 때 ‘교두보 형태의 X선 패턴’이 나타났으며, 이 패턴의 개방 각도를 측정함으로써 지구 전체 자기권의 재연결 속도를 0.13이라는 수치로 산출할 수 있었다. 이는 기존 이론 및 실험적 수치와도 정확히 일치했다.
이 기술의 진정한 의미는 단순한 수치 측정이 아니라, ‘지구 전역에 걸친 자기 에너지 유입’을 실시간으로 감시할 수 있는 원격 감지 수단이 확보됐다는 데 있다. 연구팀은 이러한 기술이 우주 날씨 모니터링 및 조기경보 시스템에 핵심 요소로 작용할 수 있다고 강조했다.
이제 곧 발사 예정인 GEO-X와 같은 위성이 연X선 감지를 실제 임무에 적용할 수 있게 되면, 우주 날씨 예보는 한층 정교해질 것으로 기대된다. Schumann 교수는 “자기 재연결 감지 기술은 우주 기상 예측의 신뢰도를 한 단계 끌어올리는 계기가 될 것”이라며, “기술적·인적 자산을 보호하고 우주 탐사의 안정성을 보장하는 데 필수적인 역할을 하게 될 것”이라고 말했다.
이번 연구는 우주 기상에 대한 과학적 통찰뿐 아니라, 위성 운용, 항공안전, 전력망 보호 등 실질적인 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 불확실한 태양 활동 아래 인류가 보다 안전한 디지털 기반 사회로 나아가기 위해, 정교한 우주 일기예보 기술은 선택이 아닌 필수가 되고 있다.