communications earth & environment

 

Gerd Baumgarten

우주에서 기원한 대기 오염을 측정하는 과정을 나타낸 모식도(위). 자연적인 금속 원소층은 유성이 대기권에 진입하면서 만들어지기 때문에 상부 중간권에서 형성된다. 그런데 최근 인공위성 등의 대기권 재진입 과정에서 인공적인 원소가 대기로 유입되고 있다. 2025년 2월 19일, 팰컨9 로켓 상단부의 파편들이 유럽 상공을 가로지르며 대기권으로 재진입하는 모습(아래).

 

대기권으로 재진입한 스페이스X의 팰컨9 로켓이 상층 대기를 오염시킨다는 관측 자료가 최초로 제시됐다. 로빈 윙 독일 라이프니츠 대기물리연구소 박사후연구원이 이끈 국제 공동연구팀이 독일 퀼룽스보른의 대기를 분석해 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 지구&환경’에 2월 19일 발표했다. doi: s43247-025-03154-8 

연구팀은 2025년 2월 20일 0시 21분(세계협정시), 고도 94.5~96.8km 구간의 대기 조성을 분석하다 평소(입방센티미터(cm3)당 원자 3개 이하 수준)보다 약 10배 높은 농도의 리튬층을 발견했다. 1cm3당 31개의 리튬 원자가 발견되는 정도였다. 리튬 구름은 약 40분 동안 관측됐다. 

리튬은 유성이 대기권에 들어오며 우주에서 자연적으로 유입되기도 하지만, 그 양은 하루 약 80g에 불과하다. 이에 연구팀은 관측한 리튬층이 ‘인위적으로 생성됐다’고 추정했다. 로켓 재진입의 흔적이라 추정한 것이다. 팰컨9 상단부에는 약 30kg의 리튬이 포함돼 있다.

연구팀은 상층 대기 순환을 계산하는 전 지구 순환모델과 레이더로 측정한 실제 바람 자료를 이용해 관측 시점의 상층 대기 흐름을 추적했다. 그 결과 리튬이 포함된 공기 덩어리는 관측 시점에서 약 20시간 전인 2월 19일 오전 3시 42분(세계협정시), 아일랜드 서쪽 상공 고도 약 100km 지점에서 이동해 왔다. 2월 9일 있었던 팰컨9의 재진입 경로와 거의 정확히 일치했다. 추적 오차는 수직 2km 이내, 수평 10km에 불과했다.

‘뉴 스페이스 시대’를 맞아 수만 개의 위성이 저궤도(LEO)에 빠르게 배치되고 있다. 위성의 일반적인 작동 수명은 약 5년으로 수명이 다하면 지구 대기권으로 재진입하며 연소된다. 연구팀은 논문에서 “지구 상층 대기는 지구 생명체를 보호하는 데 중요한 역할을 함에도 불구하고 우주 쓰레기가 재진입하면서 발생하는 오염이 어떤 영향을 미칠지 알려진 바가 적다”며 “유성체에 거의 없는 금속 원소는 오존층을 파괴하거나 에어로졸 핵을 생성하는 데 영향을 미칠 수 있다”고 지적했다.