[과학과 놀자] 개기월식 현상 '신비의 달' 2030년 착륙 도전

(120) 2022년 우리나라 달 이야기

2022년 11월 8일 화요일 밤, 달이 지구의 그림자에 가려지는 개기월식이 나타났다. 특별히 이번 개기월식 때는 달이 천왕성을 다시 가리는 엄폐 현상이 동시에 나타났다. 월식과 행성 엄폐가 동시에 발생하는 건 100년에 한두 번 정도 일어나는 드문 현상이고, 우리나라에서 이번처럼 개기월식과 천왕성 엄폐 동시 발생 현상을 보려면 200년은 기다려야 한다.

다누리 홈페이지

다행히 날씨도 좋아 많은 사람이 일생에 단 한 번 볼 수 있는 개기월식과 천왕성 엄폐 현상을 마주했다.

개기월식은 보름달이 뜨는 음력 15일, 공전궤도상에서 태양-지구-달이 일직선일 때 지구 그림자 속으로 달이 들어가 달이 가려지는 현상이다. 달이 지구 그림자 속으로 들어가면 태양 빛을 반사하지 못하는 부분부터 어두워지기 시작해 부분월식이 시작되고 지구의 본그림자 속으로 완전히 가려지면 개기월식이 된다. 개기월식이라도 달이 완전히 사라지지 않고 붉은색 보름달로 보이게 되는데, 이는 직접 들어오는 태양 빛은 차단돼도 지구에서 산란한 빛이 달에 들어오기 때문이다. 그러므로 개기월식 때 붉은 정도는 지구 대기에서 산란돼 나오는 빛의 양이 얼마인지를 상대적으로 알려주는 척도가 된다.

개기월식이 얼마나 붉고 선명한지를 나타내는 정도를 댄존 등급(Danjon Scale)이라고 하는데, 프랑스 천문학자 루이스 댄존이 달이 보이는 정도를 0~4등급으로 나눈 지표다. 0등급이 가장 어둡고 4등급이 가장 밝다. 댄존 등급은 지구의 대기 상태에 따라 달라진다. 지구상에서 화산 활동이 일어나면 대기에서 산란해 나가는 빛의 양도 줄어들어 달은 어둡게 관측된다.

달과 관련된 천문현상으로 개기일식도 있다. 개기일식은 공전궤도상에서 태양-달-지구가 일직선에 위치할 때 달그림자 속으로 지구가 들어가 낮인데도 태양이 사라지는 현상이다. 개기일식은 주로 달이 음력 1일에 해당하는 위치일 때 일어난다. 하지만 개기일식이나 개기월식이 음력 1일이나 음력 15일에 매번 일어나는 건 아니다. 지구의 공전궤도면과 달의 공전궤도면이 한 평면에 있지 않고 5도 정도 차이 나 한쪽에서 보면 일직선이어도 다른 각도로 보면 일직선이 아니다. 공전궤도면도 일치하고 태양-지구-달 또는 태양-달-지구가 일직선에 위치할 때 개기월식과 개기일식이 발생하므로 보기 쉽지 않은 현상이다.

2022년은 우리나라에서 달과 관련된 큰 이벤트로 기록될 해다. 8월 5일 오전 8시8분(한국시간) 미 케이프커내버럴 우주군기지 40번 발사장에서 한국항공우주연구원이 개발한 대한민국 최초의 달 궤도 탐사선 ‘다누리호’를 탑재한 스페이스X의 팰컨9 발사체가 성공적으로 발사됐다. 다누리호는 한국형 달 궤도선(Korea Pathfinder Lunar Orbiter, KPLO)으로 ‘다누리’는 ‘달’과 ‘누리다’를 합성한 말이다. 다누리호는 시험용 달 궤도선으로, 이후 2030년 한국형 달 착륙선 누리호를 보낼 예정이다.

다누리호에는 고해상도 카메라, 자기장 측정기, 감마선 분광기, 광시야 편광 카메라, 우주인터넷 탑재체, 영구음영지역 카메라 등이 실려 있어 달 표면의 물과 얼음, 자원을 탐사하게 된다. 세계는 지금 달의 희귀 광물자원에 관심이 많다. 달에 있는 헬륨-3, 우라늄, 희토류 등 희귀 광물자원은 미래 에너지인 핵융합 발전에 필요하므로 주목받고 있고 우리나라도 달 착륙선을 보내기 위해 노력하고 있다.

다누리호는 (BLT: Ballistic Lunar Transfer)을 따라 달로 간다. 이 궤적은 지구-달 궤도를 크게 벗어나 지구와 태양의 평형점(라그랑주 점)까지 갔다가 오는 궤적으로, 주변 천체들의 중력 효과를 이용해 추진력을 얻는 방식이다. 연료를 절감할 수 있지만 달까지 가는 거리가 최대 150만㎞까지 늘어나면서 시간도 그만큼 길어진다. 이 궤도를 이용하는 달 탐사선은 통신계 보강이 필수적이며, 지상 안테나의 사양도 중요하다. 다누리호는 발사 후 약 4.5개월쯤 지나 달 궤도에 진입하고 1년간 달 탐사 임무를 수행할 예정이다. 2030년 달 착륙선인 누리호가 성공적으로 발사돼 우리나라도 달 착륙을 한 나라로 기록되길 바라본다.

√ 기억해 주세요

2022년은 우리나라에서 달과 관련된 큰 이벤트로 기록될 해다. 지난 8월 5일 미 케이프커내버럴 우주군기지에서 대한민국 최초의 달 궤도 탐사선 ‘다누리호’를 탑재한 스페이스X의 팰컨9 발사체가 성공적으로 발사됐기 때문이다. 다누리호에는 고해상도 카메라, 자기장 측정기, 감마선 분광기, 광시야 편광 카메라, 우주인터넷 탑재체, 영구음영지역 카메라 등이 실려 있어 달 표면의 물과 얼음, 자원을 탐사하게 된다. 달에 있는 헬륨-3, 우라늄, 희토류 등 희귀 광물자원은 미래 에너지인 핵융합 발전에 필요하므로 주목받고 있다. 다누리호는 시험용 달 궤도선으로, 이후 2030년 한국형 달 착륙선 누리호를 보낼 예정이다.

박지선 혜화여고 교사