지구 대기권으로 유입되는 우주방사선의 원천은 주로 태양계 밖에서 기원하는 은하 우주방사선(Galactic Cosmic Ray, 줄여서 GCR로 불림)과 플레어(Flare) 와 같은 태양 폭발에 의한 태양 양성자 이벤트(Solar Proton Event, 줄여서 SPE로 불림)로 구분된다. GCR에 의한 우주방사선 영향은 태양흑점 주기(11 년)에 따라 장기적인 변동성을 가지고 변하지만, SPE에 의한 우주방사선은 태 양 폭발 후 수 시간 내에 고에너지 양성자 입자가 지구에 도달하여 나타날 수 있고 그 영향이 수일 동안 지속할 수 있어 이에 대한 주의와 지속적인 감시가 필요하다.
북극항로와 같은 고위도에서 높은 고도를 비행하는 항공기 승객과 승무원이 SPE 등에 의해 고에너지의 양성자에 노출될 수 있으며, 생물학적 DNA 손상 등 방사선 피폭이 발생할 수 있다. 대규모의 태양 폭발 현상이 예상되거나 발 생하였을 때 우주기상 당국의 정보 발표에 따라 세계 각국의 항공사들은 즉시 비행경로를 중위도의 낮은 고도로 항로를 변경하여 운행하기 때문에 크게 우 려할 필요는 없다. 다만 장기간 비행으로 체내에 방사선 누적이 우려되는 직종 은 유의가 필요하다.
아래 그림은 기상청과 한국천문연구원이 공동으로 개발한 우주방사선 추정모 델(모델명: KREAM)을 이용하여 미국의 정지궤도기상위성인 GOES 위성이 우 주기상 관측을 시작한 1976년부터 최근(2022년 8월)까지의 대표적인 SPE 사 례에 대해 북반구 지역의 12km 비행고도에서의 우주방사선 양을 추정한 결과 이다. SPE는 10 MeV(메가 전자볼트) 이상의 에너지를 가진 양성자 입자가 10 pfu(particle flux units, 1 particle/cm*s*sr) 이상의 유입량을 가질 때로 정 의된다. 역대급 SPE에 대해 우주방사선량(radiation dose rate, 단위 시간당 우주방사선 피폭량) 수치가 가장 높았던 사례 분석 결과를 차례로 제시하였다.
그림의 우측 상단에는 각 SPE에 대한 12km 고도의 우주방사선 추정 최대치 (μSv/hr)와 SPE 일시에 관측된 양성자 플럭스 최대치(pfu)를 각각 나타낸 것 이다. KREAM 모델로 추정한 우주방사선 최대치는 1989년 10월 20일 사례가 가장 높았고, 1991년 3월 24일, 2001년 11월 6일, 2003년 10월 29일의 순으 로 나타났다.
[그림] 미국의 GOES 위성이 우주기상 관측을 시작한 1976년부터 최근까지의 기간 중 SPE 이벤트에 의한 우주방사선 양이 가장 높았던 사례에 대한 KREAM 모델 추정 결과
(출처: 기상청 국가기상위성센터)