▲ 국내 연구진이 독자 개발한 초소형 큐브위성 도요샛이 지난해 발생한 슈퍼태양폭풍 속에서 우주날씨를 성공적으로 관측하며 기술적 가능성과 과학적 성과를 입증했다. 지구 위를 비행하며 임무를 수행하고 있는 도요샛 4기의 이미지(사진=한국천문연구원).  © 최한민 기자

(커넥트 데일리=최한민 기자) 국내 연구진이 독자 개발한 초소형 큐브위성 도요샛이 지난해 발생한 슈퍼태양폭풍 속에서 우주날씨를 성공적으로 관측하며 기술적 가능성과 과학적 성과를 입증해 주목받고 있다.

한국천문연구원은 4일 ‘도요샛(SNIPE)’을 이용해 태양폭풍이 지구 전리권에 미치는 영향을 정밀 분석한 결과를 공개했다.

도요샛은 한국천문연구원과 한국항공우주연구원이 공동 개발한 10㎏급 나노급 큐브위성으로 군집 편대비행을 통해 전리권 플라즈마의 밀도와 온도를 관측하는 임무를 수행하고 있다.

지난 2023년 5월 나로우주센터에서 누리호를 통해 발사된 이후 총 4기 중 2기(나래ㆍ라온)가 현재까지 정상 운영 중이다.

설계 수명은 1년이었지만 두 위성 모두 2년 넘게 임무를 이어가며 기대 이상의 성능을 입증했다.

지난해 5월 10일에서 12일 사이 발생한 태양폭풍은 2003년 이후 가장 강력한 수준으로 전 세계 곳곳에서 오로라를 발생시키며 ‘슈퍼태양폭풍’으로 불렸다.

도요샛은 이 기간 동안 고도 500㎞ 여명-황혼 궤도에서 전리권 플라즈마의 극적인 변화를 60시간 연속 관측했다.

그 결과 태양폭풍으로 인해 적도 부근의 플라즈마가 자기 위도 40도까지 이동하는 ‘적도 이온화 이상 현상’을 포착했으며 극 지역 전자 온도의 급격한 상승도 확인했다.

이는 GPS 위치 오차, 통신 장애, 전력망 손상 같은 우주날씨로 인한 사회적 피해와 직결되는 중요한 데이터로 평가된다.

▲ 도요샛으로 관측한 전리권 플라즈마의 밀도와 온도 변화 모습(사진=한국천문연구원).  © 최한민 기자

특히 도요샛의 관측 자료는 미국 국방기상위성(DMSP)과 유럽우주국(ESA) 스웜 위성군 자료와 비교해도 손색없는 품질을 보여줬다.

해외 위성들이 관측하지 못한 영역을 도요샛이 보완하면서 저비용 초소형 위성의 과학적 가치를 입증한 것이다.

도요샛 관측 성과는 기존 연구에서 제시된 저궤도 우주날씨 변화 메커니즘을 보완하는 근거 자료로 활용될 전망이다.

실제로 태양폭풍 기간 도요샛의 평균 궤도가 약 200~500m 하강한 사실도 확인돼 향후 우주날씨에 따른 위성 운용 위험 분석에도 활용될 수 있다.

이번 성과는 국내 우주과학 기술 자립에도 의미가 크다.

연구책임자인 한국천문연구원 이재진 책임연구원은 “도요샛 성과는 국내 기술로 개발하고 발사한 큐브위성이 세계적 연구성과를 낼 수 있다는 것을 보여줬다”며 “이 경험을 토대로 초저고도용 ‘도요샛2(SNIPE-2)’ 개발을 본격 추진하고 있다”고 말했다.

향후 도요샛2는 더 낮은 궤도에서 정밀 우주날씨 관측을 수행해 GPS 오류 최소화, 위성 궤도 안전성 확보, 통신 및 전력 인프라 보호 등 실질적 대응에 기여할 것으로 기대를 모은다.

도요샛의 성공은 국내 큐브위성이 단순 시험용을 넘어 실질적인 과학 임무를 수행할 수 있다는 점을 입증하며 한국이 우주날씨 연구와 초소형 위성 활용에서 아시아를 선도할 기반을 마련한 성과로 평가된다.