위성 1만여 기에 야간 태양광 가세… ‘밝아진 밤’에 천문학계 시름

‘천문 관측 보호’ 국제 논의 활발
지구 저궤도 누비며 전파 방출… ‘잡음’ 늘어 관측에 영향 끼쳐
야간 태양광 발전 실험도 등장… 특정 지역 보름달보다 밝아져
운용 정보 공유 등 공조 나서야

일론 머스크가 이끄는 스페이스X의 스타링크가 발사되는 모습. 지구 저궤도를 가득 메운 스타링크를 비롯한 인공위성의 전파와 반사광이 천문 관측을 위협하고 있다는 지적이 나온다. 스페이스X 제공

우주 탐구와 과학적 호기심의 원천인 밤하늘이 점점 사라지고 있다. 수천 기의 인공위성이 지구 궤도를 누비며 전파를 뿌리고 있는 데다, 밤에도 태양빛을 활용하겠다는 계획까지 등장했다. 천문학계는 하늘이 더 이상 어둡지도 조용하지도 않다며 경고의 목소리를 높이고 있다.

● 수만 기 위성 전자파가 천문 관측 방해

현재 지구 저궤도(LEO)에는 스페이스X의 ‘스타링크(Starlink)’를 포함해 약 1만2000기의 인공위성이 운용 중이다. 게다가 인공위성은 향후 수년 내 최소 10배 이상 늘어날 것으로 전망된다.

상황이 이렇자 ‘유엔 산하 평화적 우주 이용 위원회(UN COPUOS)’는 올 2월 열린 회의에서 국제천문연맹(IAU)의 ‘어두운 하늘과 조용한 하늘(Dark and Quiet Skies, DQS)’ 보호 권고안을 공식 문건에 포함했다. 권고안은 저궤도 위성의 밝기를 ‘육안으로 보이지 않는 7등급 이하’로 유지할 것을 제안하며 광학·전파 천문 관측 환경을 지키기 위한 최소 기준으로 제시했다.

최근 전파 간섭은 갈수록 심각해지고 있다. 7월 국제학술지 ‘천문천체물리학(Astronomy & Astrophysics)’에 발표된 연구에 따르면 호주의 전파망원경 ‘EDA2’로 29일간 위성 신호를 관측한 결과 스타링크 1800기에서 11만 건 이상의 전파가 탐지됐다. 일부는 국제전기통신연합(ITU)이 보호하는 주파수 대역을 침범했다.

정태현 한국천문연구원(이하 천문연) 관측인프라운영본부 KVN센터장은 “국내 피해는 아직 없지만 한국우주전파관측망(KVN)의 일부 수신 대역이 스타링크 통신 주파수와 겹칠 가능성이 있어 실험적 검증이 필요하다”고 말했다.

전파 간섭은 단순한 주파수 중첩을 넘어 위성 자체의 전자파 방출 문제와도 맞물려 있다. 모든 전자기기는 일정 수준의 전자파를 내보내지만 현재 위성의 방출량을 규제하는 국제 기준은 없다. 위성 수가 폭발적으로 늘면 그만큼 전파 ‘잡음’도 커져 천문 관측에 심각한 영향을 미칠 수 있다.

이를 논의하기 위해 국제전기통신연합 산하 무선통신 부문 협의체(ITU-R WP 7D)가 현재 활동 중이다. 전파 간섭으로부터 천문 관측 주파수를 보호하기 위한 국제 기준을 마련하는 게 협의체의 역할이다. 일본의 경우 2022년 스타링크 서비스 허가 전 정부 차원에서 전파 간섭 영향을 분석하고 천문 관측 보호 대책을 마련했다. 하지만 한국은 올해 이런 절차 없이 스타링크 서비스 허가가 이뤄져 학계의 우려가 크다는 전언이다.

● 야간 태양광 발전소 프로젝트도 등장

엎친 데 덮친 격으로 밤에도 태양광을 활용해 발전에 나서겠다는 프로젝트도 등장했다. 미국 스타트업 ‘리플렉트 오비털(Reflect Orbital)’은 태양빛을 반사해 밤에도 태양광 패널에 태양빛을 전달하는 ‘우주 거울 위성’ 프로젝트를 추진 중이다. 2026년 시험용 위성 ‘에아렌딜-1(Earendil-1)’을 발사해 특정 지역을 보름달보다 밝게 비추는 실험을 진행할 계획이다. 이를 위해 최근 미국 연방통신위원회(FCC)에 허가를 신청했다. 이후 2030년까지 최대 4000기의 위성을 띄워 ‘태양빛의 20% 밝기’로 야간 태양광 발전을 실현하겠다는 목표다.

황나래 천문연 관측인프라운영본부 대형망원경연구센터 책임연구원은 “인공위성이 반사하는 빛이 보름달보다 밝아지면 어두운 천체는 사실상 관측이 불가능해진다”며 “광학 망원경뿐 아니라 일부 쌍안경 사용자도 시력 손상 위험에 노출될 수 있다는 연구가 있어 천문학적으로나 환경적으로 재앙이 될 수 있다”고 경고했다.

외신들도 이 계획이 “기술적으로 가능하더라도 경제적으로는 비현실적”이라며 실현 가능성에 의문을 제기하고 있다. 하지만 최근 위성 발사 단가가 급감하고 발사체 시장 경쟁이 치열해지면서, ‘기술 시연’이나 ‘시장 선점’을 위한 무리한 추진 가능성도 제기된다.

● 한국도 국제 공조 참여에 나서야

위성 반사광과 전파 간섭이 전 지구적 문제로 떠오르면서 국제 공조의 필요성도 커지고 있다. 한국은 올 5월 국제천문연맹(IAU) 산하 ‘어두운 하늘과 조용한 하늘(DQS) 우호국 그룹’에 공식 가입했다. 6월 유엔 COPUOS 회의에서는 “DQS 보호는 인류 공동의 책무이며 기술·정책·국제 협력이 병행돼야 한다”고 강조했다.

국제 논의에서는 인공위성 궤도 정보를 활용해 천문대별로 통과 시점과 밝기를 예측하고 관측 일정을 조정하는 방안이 다뤄졌다. 인공위성 운영사와 협력해 반사도와 전파 간섭을 줄이는 기술 개발, 국제기구를 통한 정보 공유와 제도화 논의도 이어졌다. 천문학자들도 관측 자료에서 위성으로 인한 잡음과 궤적 신호를 자동으로 검출·제거하는 기술을 개발하며 대응책을 모색하고 있다.

황 책임연구원은 “우주의 기원과 생명의 흔적을 찾는 천문학 연구는 일상과 직접 연결되지 않지만 그 성과 덕분에 인공위성과 첨단 우주 산업이 가능해졌다”며 “천문학을 방해하지 않으면서도 우주 산업이 지속 가능하게 발전할 방법을 함께 모색해야 한다”고 강조했다.



조가현 동아사이언스 기자 gahyun@donga.com