태양 흑점 폭발 상상도. 태양 흑점이 3단계 이상 큰 규모로 폭발할 경우 쏟아져 나오는 엑스선과 양성자가 지구에 영향을 미치게 된다.

GPS교란·정전사태 등 넘어 '4단계 이상'땐 방사능 피폭 위험

태양 자력선 구조 바뀌면서 어느 순간 방사선·양성자 쏟아내 지난해 '요주의' 3단계이상 14회

흑점활동 극대기 지났지만 극소기에 되레 강력 폭발 빈발

1989년 캐나다 퀘벡주에 느닷없이 대규모 정전사태가 발생해 당시 600만명의 시민이 2분 동안 어둠 속에서 불안에 떨었다. 2003년 10월, 뉴욕에서도 유사한 사태가 터졌다. 급작스런 정전 사태로 도시 전체의 전자제품, 승강기, 의료기기 등을 몇 분간 사용하지 못했다.

두 도시 모두 정전 사태의 범인은 태양이었다. 강력한 태양의 흑점 폭발로 유도 전류가 발생해 도시의 변압기가 모두 타버린 것이다. 뉴욕 사태의 경우 할로윈데이에 발생해 천문학계에서는 이를 '할로윈 스톰'이라고 부른다.

태양 흑점 폭발은 재앙 수준까지는 아니지만 사람들의 생활에 적지 않은 영향을 끼치고 있다. 미래창조과학부 우주전파센터에 따르면 태양 흑점 폭발이 지난해에만 155회 관측됐다. 이 중에서 전자제품이나 인체에 영향을 미칠 수 있는 3단계 이상 폭발도 14회에 이른다. 올해 들어서도 지난 13일까지 55회나 흑점 폭발이 관측됐다.

이 가운데 지난달 8일 발생한 3단계 태양 흑점 폭발은 강력한 방사능을 쏟아내 항공기 운항에도 영향을 미쳤다. 그 바람에 북극항로를 이용해 미국 동부에서 출발한 대한항공과 아시아나항공 여객기들이 승객 및 승무원들의 안전을 위해 2,3일 동안 항로를 우회하는 바람에 운항시간이 두 시간씩 더 걸리기도 했다.

이처럼 사람들의 생활에 민감한 영향을 미치는 태양 흑점 폭발은 왜 일어날까. 이를 알려면 우선 태양 흑점을 이해해야 한다.

표면이 기체로 된 태양은 지구의 북극과 남극에 해당하는 양 극점이 자성을 띤 N극과 S극으로 나뉘어 있으며, 여기서 흘러 나온 자력선이 태양의 자전에 따라 표면을 덮는다. 그런데 태양의 적도 부근은 자전 속도가 빠르다보니 서로 다른 자력선이 만나 꼬이면서 흑점이 된다. 이를 흑점으로 부르는 이유는 자력선이 태양 밖으로 튀어나오면서 태양의 다른 부분보다 온도가 섭씨 6,000도 가량 낮아 검게 보이기 때문이다.

태양의 흑점은 숫자나 크기가 일정하지 않고 계속 변한다. 지난달 8일 폭발을 일으킨 '1944'로 명명된 흑점은 지구의 19배 크기였다.

흑점은 어느 순간 자력선 구조가 바뀌며 폭발하는데, 순간 엑스선과 양성자들을 쏟아낸다. 당연히 흑점 크기에 따라 폭발 강도 및 방출하는 엑스선과 양성자의 양이 다른데, 이를 천문학계에서는 5단계로 나눠 놓았다. 3단계부터는 사람들의 활동에 영향을 미치는 주의 단계로 보고 세계 주요국들이 예보시스템을 통해 '몇 단계 흑점 폭발이 있었으니 주의하라'고 알리고 있다.

3단계 이상 흑점 폭발시 유의해야 할 부분은 엑스선이다. 엑스선은 지구의 전리층을 교란시켜 단파 통신이나 위치확인시스템(GPS)의 정상적 작동을 방해한다. 그래서 항공기 선박 자동차 등에 장착된 운항안내장치(네비게이션)나 통신시스템이 오작동할 우려가 있다.

인체 유해 여부는 원칙적으로 지상에 있으면 해롭지 않은 것으로 알려져 있다. 하지만 비행기 또는 우주정거장 등 지상보다 높은 곳에 있으면 엑스선에서 뿜어져 나오는 방사능에 피폭될 수 있다. 한국천문연구원 우주감시센터의 이재진 박사는 "3단계 이상 태양 흑점 폭발시 쏟아지는 엑스선은 지상에 있으면 상관없지만 항공기에 탑승하고 있으면 방사능에 피폭될 수 있다"며 "원자력 병원이나 원자력 발전소 근무자보다 피폭량이 많다"고 말했다.

흑점 폭발이 4단계를 넘어서면 지상에 있는 사람들도 영향을 받을 수 있다. 모스크바주립대 스턴버그 천문연구소의 크리스토프 아나톨리 일리치 박사는 본보와 가진 이메일 인터뷰에서 "4단계 이상 태양 흑점 폭발은 지상에 있어도 뇌 활동을 떨어뜨려 기억에 문제를 일으키고 현기증과 두통, 구역질, 신경과민 등을 야기할 수 있다"며 "국제우주정거장에 머무는 우주비행사들에게는 위험할 수 있다"고 경고했다.

태양 흑점 폭발 예보가 지난해부터 최근까지 많았던 이유는 11년 주기로 흑점이 늘어나며 활동이 왕성해 지기 때문이다. 이를 천문학계에서는 극대기라고 부른다. 지난해 하반기가 바로 극대기였다.

하지만 극대기를 지나도 안심할 수 없다. 오히려 극소기에 강력한 폭발이 일어날 수 있다. 김영규 우주전파센터 예보팀장은 "통계적으로 3단계 이상 폭발 빈도는 오히려 극소기에 더 많았다"며 "2003년 뉴욕 정전 사태를 야기한 할로윈 스톰도 극소기에 발생했기 때문에 꾸준히 관찰해야 한다"고 강조했다.

최연진기자 wolfpack@hk.co.kr

정예원 인턴기자 (국민대 일본지역학 4년)

한국일보