d라이브러리

Shutterstock

Nature

태양에서 오는 고에너지 입자가 지구 대기층과 만나면 오로라 등 다양한 우주날씨 현상을 일으킨다. 이 우주날씨를 스마트폰을 이용해 관측한 연구 결과가 나왔다. 전세계의 안드로이드 스마트폰(파란색 점)을 이용해 관측한 영역이 실제 우주날씨 관측소(주황색 점)를 이용해 관측한 영역보다도 더 넓었다. 

 

2023년 12월 기준 한국의 스마트폰 보유율은 94.8%다. 이제는 사용하지 않는 사람이 거의 없는 이 기계에는 다양한 종류의 센서와 강력한 프로세서가 탑재돼 있다. 센서들 하나하나의 성능이 낮더라도, 여럿이 모이면 우주날씨를 측정할 정도로 강력한 과학적 도구가 된다는 연구 결과가 2024년 11월 13일 국제학술지 ‘네이처’에 발표됐다. ^{doi: 10.1038/s41586-024-08072-x}

 

구글과 미국 하버드대 등 공동연구팀은 스마트폰이 통신위성과 신호를 주고받을 때 걸리는 시간에 주목했다. 통신위성과 스마트폰 사이에는 전리층이 있다. 지상 50~1500km 사이의 이 구간에서는 대기 분자들이 태양풍에 의해 전자를 내놓고 이온이 되는 전리현상을 겪는다. 전리층 속 전자의 양은 태양풍의 세기와 비례한다. 태양 활동이 활발할수록 전자의 양이 더 많아지는 것이다. 통신위성과 스마트폰이 신호를 주고받는 시간은 이 전리층 속 전자의 양에 영향을 받아, 낮시간엔 최대 150나노초(ns1나노초는 10억 분의 1초)가량의 지연을 겪는다.

 

지연시간을 측정하면 스마트폰 사용자 머리 위로 태양풍이 얼마나 많이 부는지 알 수 있다. 나아가 수십, 수백만 대의 스마트폰을 이용하면 태양풍이 어디에, 얼마나 많이 부는지 나타내는 전지구적 지도도 그려볼 수 있다. 연구팀은 이 점에 착안해 주파수 글로벌 위성 항법 시스템(GNSS)이 탑재된 안드로이드 스마트폰의 신호 데이터를 받아 분석했다. 연구팀은 논문에서 “안드로이드 스마트폰 사용자들은 위치 정확도를 높일 목적으로 센서 데이터를 공개할 수 있다”고 설명했다.

 

연구팀은 스마트폰으로 그린 우주날씨 지도의 정확성을 비교하기 위해 실제 우주날씨를 모니터링하는 관측소 9000곳의 관측 데이터와 스마트폰 4000만 대를 활용한 관측 데이터를 비교했다. 2023년 9월 10일부터 2023년 11월 6일까지의 관측 기간 동안 관측소는 전체 전리층의 14%에 해당하는 구역의 우주날씨만 관측할 수 있었다. 스마트폰으로는 전체 전리층의 21%를 관측할 수 있었고, 관측소 데이터와 스마트폰 데이터를 합쳤을 때는 전체 전리층의 28%를 관측할 수 있었다.

 

연구팀은 논문에서 “안드로이드 스마트폰 수백만 대를 이용하면 현재 관측 영역의 많은 공백을 채울 수 있다”면서 “이 연구는 지구를 모니터링할 강력한 과학적 도구로 스마트폰 네트워크를 활용할 가능성을 보여준다”고 했다.