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2025년 6월 어느날. 한무리의 사람들이 소백산 자락 깊은 곳에 있는 소백산천문대에 모였다. 소설가, 로봇전문가, 배우, 기자, 유튜브 제작자, 마케팅전문가, 홍보전문가 등 언뜻 보면 천문대와는 특별히 인연이 있을 것 같지 않은 이들 사이에 몇 안되는 천문학자와 물리학자, 화학자가 끼어 있었다. 천문대라고 하면 보통 천문학자들의 공간인데, 별을 볼 일 없을 것 같은 이 많은 사람들이 해발 1400m 높이 산속, 가장 가까운 죽령휴게소에서도 약 2-3시간 등산을 해야 닿을 수 있는 곳인 소백산천문대에는 무슨 일로 모였을까?

천문대는 밤하늘을 관찰하고 우주의 여러 현상을 연구하는 곳이다. 국립국어연구원 표준국어대사전에도 천문대를 ‘천문 현상을 관측하고 연구하기 위하여 설치한 시설이나 그런 기관’이라고 정의하고 있다. 그러니 천문대는 당연하게도 밤하늘을 관찰하기 좋은, 주변이 어두운 곳에 설치하기 마련이다. 그런데 오래전에 만들어진 천문대는 비교적 사람들이 다니기 쉬운 곳에 있다. 신라의 첨성대는 궁궐 가까이 있고, 영국 그리니치 천문대와 미국 로스앤젤레스의 그리피스 천문대(영화 라라랜드에 나온 곳)도 도심에서 가까운 곳에 있다. 예전에는 도시가 지금과 같이 크지 않았고, 인공 불빛도 밝지 않아서 도시나 마을에서 그리 멀지 않은 곳에서도 밤하늘의 별을 볼(천문학자는 ‘관측’한다고 한다) 수 있었기 때문이다. 그러나 문명이 발달하고 도시가 불빛으로 화려해지면서 사정이 많이 달라졌다.

오늘날 밤하늘을 전문적으로 관측하는 천문대는 대부분 밤에도 어두워지지 않는 도시 불빛을 피할 수 있는 외딴 곳에 설치되어 있다. 우리나라의 경우에는 한국천문연구원 본원은 대전 시내에 있지만, 소속 천문대 시설인 소백산천문대는 소백산국립공원 내에 있고, 보현산천문대는 영천의 보현산 정상에 설치되어 있다. 외국의 경우에도 하와이 빅아일랜드 섬에 있는 마우나케아산 정상 해발 4300m 높이에 Gemini 천문대를 비롯한 세계 유수의 천문대가 설치되어 운영되고 있고, 칠레의 안데스 산맥을 따라 한국천문연구원이 운영하는 KMTNet 망원경을 비롯해, Gemini 천문대(하와이의 Gemini 천문대와 쌍둥이다), CTIO 천문대, 유럽의 VLT, 전파천문대  ALMA 등이 설치되어 있다. 그리고 한국천문연구원이 여러 국제연구기관과 공동으로 건설중인 구경 30m급 거대 마젤란망원경(Giant Magellan Telescope, GMT)도 칠레의 사막 지역인 Las Campanas산 봉우리에 위치한다. 

이런 장소는 모두 도시와 멀리 떨어져 있고, 보통 사람이 지내기에는 불편한 지역이다. 하와이 마우나케아산 정상은 산소 농도가 평지보다 매우 낮아서 숨쉬기 힘들고, 칠레의 사막 지역은 너무 건조해서 입술과 피부가 갈라지기 일쑤다. 그럼에도 불구하고 천문학자는 기꺼이 이런 불편한 곳으로 간다. 도시와 마을에서 나오는 인공 빛과 전파신호, 대기 교란을 피해 아주 희미한 빛과 전파신호까지 관측할 수 있는 ‘어둡고 조용한 하늘(Dark and Quiet Sky, DQS)’이 있기 때문이다.

현대 천문학은 도시 문명과 인공 불빛을 피해 지구의 구석진 곳으로 옮긴 천문대와 이곳에서 묵묵히 밤하늘을 연구해온 천문학자들이 노력해온 결과이다. 그 덕분에 우리는 지구와 태양계, 우리은하가 포함된 우주(Universe)와 지구 가까운 우주(Space)를 구분하고, 이 가까운 우주를 인류문명을 위한 공간(Space)으로 활용하는 시대를 살고 있다. 인공위성을 이용한 일기예보, GPS 위성을 이용한 자동차 내비게이션 등 그 사례를 찾는 일은 그리 어렵지 않을 뿐더러, 앞으로도 그 범위는 계속 늘어날 것으로 예상된다. 우리는 일상생활과 경제생활에 우주를 당연하게 활용하는 ‘우주(Space) 시대’를 살고 있고, 인공위성이 매우 중요한 역할을 하고 있다.

그런데 이런 인공위성이 최근에는 첨단 천문학을 연구하는 천문대에 새로운 위협적인 존재가 되고 있다. 왜 그럴까?

1957년 소련이 최초의 인공위성 스푸트니크 1호를 발사한 이래, 인류는 꾸준히 인공위성을 띄워서 과학이나 정치적 목적으로 활용해왔다. 2000년대 초반까지만 해도 몇몇 선진국들이 인공위성 발사를 주도하였으나, 2010년대에 들어서는 인공위성을 발사하는 국가와 기업이 급격히 늘어났다. 그 결과 2024년 9월경에는 인공위성 수가 10,000개를 넘어섰고, 2025년 7월 현재는 약 12,000개에 이르는 것으로 보고되고 있다. 발사한 지 오래되어 수명이 지난 인공위성을 포함하면 그 수는 15,000개가 넘는다. 여기서 특히 주목할 점은 그 증가 속도인데, 2019년 5월 약 2,000개이던 인공위성이 4,000개가 되는 데 약 2년이 걸린 반면에, 인공위성이 8,000개에서 10,000개로 늘어나는 데에는 고작 1.1년밖에 걸리지 않았다. UN 국제전기통신기구(ITU)에 접수된 인공위성 주파수 할당 신청정보에 따르면 앞으로 발사 예정인 인공위성 개수가 이미 1백만개를 넘어섰다. 그러니 향후 십수년 내에 인공위성이 최소 수십만개에서 1백만개가 지구와 가까운 우주공간(Space)을 차지하게 될 수도 있다.

[그림] 연도별 인공위성 개수 증가추이. 2020년 이후 인공위성 수가 급격히 증가하고 있음. (출처:McDowell, Jonathan C., Cfa/Harvard, 2020. General Catalog of Artificial Space Objects, Release 1.7.3, https://planet4589.org/space/gcat)

인공위성이 10,000개가 넘는다는 것, 우리는 과연 어떻게 느낄 수 있을까? 밤하늘 보는 걸좋아한다면, 특히 유성우에 관심이 있거나 밤하늘 별사진 찍기를 좋아하는 사람이라면 그리 어렵지 않게 인공위성의 존재를 확인할 수 있다. 별들 사이에 별똥별도 아니면서 별똥별인 것처럼 기다란 직선으로 빠르게 지나가는 것. 이게 바로 인공위성이 태양빛을 반사해 만드는 궤적이다. 매년 8월 중순 즈음 펼쳐지는 페르세우스 유성우를 앞두고, 뉴스에서는 유성우와 인공위성을 구분하는 법을 소개한다. 미국 SpaceX사가 운영하는 Starlink 위성이 한줄로 무리지어 지나가는 동영상이나 사진은 인터넷 검색으로 쉽게 확인할 수 있고, Starlink 위성체 또는 발사체의 일부로 보이는 물체가 지상에 떨어진 뉴스도 종종 접한다. 그리고 우주의 희미한 천체를 연구하는 주요 천문대의 관측자료에도 이러한 인공위성의 영향이 분명하게 나타난다. 즉, 우리가 보는 밤하늘은 더 이상 자연의 천체가 내보내는 빛과 전파만 있던 예전의어둡고 조용한 공간이 아니다.

[사진] 우유니 사막에서 촬영한 별의 일주사진. 외딴 우유니 사막에서도 밤하늘을 가르는 인공위성 궤적(가느다란 직선)이 다수 보인다. (출처: 권오철 작가, https://www.kwonochul.com/)

그럼 밤하늘의 천체를 관측하고 연구하는 천문학자는 이런 우주시대를 어떻게 살아갈까? 천문학자도 인공위성을 이용해 우주를 연구한다. 허블 우주망원경과 제임스웹 우주망원경도 우주에 떠 있는 인공위성의 한 종류이니 말이다. 하지만 많은 천문학자와 천문학자의 꿈을 품고 공부하는 대부분 학생들은 아직도 지상의 여러 망원경을 이용해 우주를 연구하고 공부한다. 이런 지상의 천문대를 이용한 연구는 앞으로도 계속 중요한 역할을 할 것이다. 지구밖 우주망원경이 유용한 연구가 있는 반면, 지상의 거대 망원경을 이용해 실험하고 연구해야 하는 것들도 많기 때문이다. 최근 칠레에 건설되어 운영을 시작한 베라루빈 천문대는 가장 큰 디지털 카메라로 기네스북에도 기록된 거대한 카메라를 사용해 칠레 상공 밤하늘을 약 3일에 1번씩 10년 동안 촬영한다. 다시 말해 남반구 밤하늘의 10년 간 타임랩스 영상을 얻는 것이다. 무게가 3톤이 넘는 거대한 디지털 카메라를 우주로 보내기도 어렵지만, 그 카메라로 얻은 방대한 양의 데이터를 제때 지구로 전송하는 게 힘들어, 우주망원경 보다는 지상망원경에 적합한 연구이다. 그렇기 때문에, 거대 마젤란망원경(GMT)이나 차세대 국제 거대전파망원경 관측소(Square Kilometer Array Observatory, SKAO)와 같은 거대한 관측시설을 새롭게 건설하는 계획을 전세계 여러 연구기관들이 추진하고 있다. 

 
Vera C. Rubin 천문대의 첫 관측 결과를 공개한 유튜브영상.(출처: NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory)

하지만 급격히 증가하는 인공위성의 영향은 어두운 밤하늘을 찾아 하와이 마우나케아산 정상으로 가도, 머나먼 남반구 칠레 아타카마 사막에 가도, 피할 수가 없다. 지금처럼 인공위성이 계속해서 늘어나면, 지구상의 모든 천문대가 관측하는 자료에는 인공위성에서 반사된 빛이 만들어낸 궤적과 인공위성에서 나오는 전파신호가 섞여 들어와서 제대로 된 연구를 하기 어려워진다. 인류의 더 나은 삶을 위해 쏘아올린 인공위성이 인류의 우주탐구를 위해 일하는 천문학자들에게는 재앙이 되는 당황스러운 상황이 벌어진 것이다.

[사진] 천문학 관측 CCD 카메라에 검출된 인공위성 궤적이 하얀 실선으로 보인다. 

(출처:CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/Decam DELVE Survey)

전세계 천문학자들의 모임인 국제천문연맹(IAU)은 우주시대의 인공위성으로 인해 벌어질 수 있는 문제의 심각성을 알고 2020년대 초부터 대응책을 궁리하기 시작했다. 그리고 인공위성에 의한 영향으로부터 어둡고 조용한 하늘을 보호하기 위한 전담 기구를 신설했다.  IAU Center for Protection of Dark and Quiet Sky(IAU CPS)⁽¹⁾라는 이름의 이 기구는 2022년 부산에서 개최된 국제천문연맹 총회에서 발족식을 가졌고, 2025년 현재 전세계 57개국에서 400여명의 천문학자, 국제법 전문가, 인공위성 전문가 등이 모여 활동하고 있다. 

전문가들은 인공위성으로 인해 발생하는 문제가 천문학에만 국한된 것이 아닌 것은 물론, 몇몇 국가가 독자적으로 해결할 수 있는 문제도 아니라고 판단해, 논의의 무대를 UN으로 넓혔다. 1958년에 UN 산하에 설립된 UNOOSA(UN 외기권사무소)는 1959년부터 매년 COPUOS(우주의 평화적 이용을 위한 위원회)를 정기적으로 개최하여 우주의 평화적 활용과 관련한 모든 문제를 논의하고 있다. 이 COPUOS 회의에 옵저버 자격으로 참가하고 있는 IAU는 2020년부터 지상에서 얻은 천문관측자료가 인공위성의 영향을 덜 받도록 조치를 취해야 한다고 문제를 제기하기 시작하였다. 이후 2024년까지 군집인공위성을 중심으로 한 다양한 논의가 COPUOS 회의에서 이루어진 결과, 2025년부터 ‘어둡고 조용한 하늘, 천문학과 거대군집위성: 새롭게 드러나는 현안과 난제(Dark and quiet skies, astronomy and large constellations: addressing emerging issues and challenges)’라는 다소 길고 복잡한 제목의 의제가 공식 채택되었다⁽²⁾.

따라서 UN COPUOS 회의에서 각 회원국과 관련 옵저버 기관은 ‘어둡고 조용한 하늘’과 관련한 활동과 문제해결 노력에 대한 정보를 공유하고 UN 차원의 해결방안을 찾으려 할 것이다. 우리나라도 1994년부터 UN COPUOS 회의의 정식 회원국이며, 2023년 COPUOS 회의와 2024년 COPUOS 과기소위에서 ‘어둡고 조용한 하늘 보호’를 지지하는 입장을 밝혔다. 또한 COPUOS 회원국 가운데 ‘어둡고 조용한 하늘 보호’ 우호그룹에 해당하는 DQS Group of Friends(GoF)에 2025년 5월 아시아 국가로는 최초로 가입하고, 그 사실을 2025년 COPUOS 회의에서 공표하였다.

인공위성이 천문학 연구에 미치는 영향을 줄이고, 더 나아가 ‘어둡고 조용한 하늘’을 과도하게 해치지 않으면서 인공위성을 운영하려면 어떻게 해야할까? IAU CPS의 전문가들과 몇몇 인공위성 제작 및 운영업체가 중심이 되어 이 문제를 진지하게 연구하고 있다. 인공위성의 표면 반사도를 줄이는 기술을 개발하고, 위성의 통신기기 제작과 운영방식에 대한 기술적 표준안을 마련하기 위한 노력 등이 그 대표적인 예이다. 나아가 인공위성을 발사하고 운영하는 데 국제적으로 공통 적용해야 하는 규칙에 대한 내용도 UN을 중심으로 연구하고 있다.

이 글 첫머리에 소개한 소백산천문대에 모인 사람들은 천문학자는 아니지만 우주와 우리 일상이 어떻게 연결되어 있는지 궁금해하는 왕성한 호기심을 가진 천문 애호가들이다. 그리고 이들이 소백산천문대에 모인 것은 천문대가 모든 사람들이 우주에 한뼘 더 다가갈 수 있는 가장 좋은 장소이기 때문이다.

소백산천문대는 전문적인 천문학 연구를 위해 만들어진 시설이다. 하지만 아쉽게도 천문관측에 적합한, 구름 한 점 없이 맑은 날이 많지 않고, 점점 심해지는 주변 대도시의 빛을 완전히 피할 수 없어서, 전문적인 천문학 연구보다는 대중을 위한 천문학 홍보 또는 천문 역사박물관으로서의 역할이 점점 더 중요시 되고 있다. 영국 그리니치 천문대나 미국 로스앤젤레스의 그리피스 천문대처럼 말이다. 그런데 최근과 같이 인공위성이 급증하는 현상에 아무런 조치를 취하지 않는다면, 지상의 모든 천문대가 천문홍보나 과거 천문학연구 방식을 보여주는 장소로 바뀌는 것은 아닐까? 도시 불빛은 피한 하와이 마우나케아산 정상이나 칠레 아타카마 사막에 있는 거대한 천문대에서도 우주의 별인 양 반짝이는 수 많은 인공위성 때문에  ‘어둡고 조용한 하늘’을 기대하기 어려워질지도 모르기 때문이다. 하와이와 칠레의 외진 곳에 있는 천문대에 여러 사람들이 모여서 천문학과 우주에 대해 이야기하며 밤하늘을 함께 느껴보는 것도 무척 흥미로운 일이다. 하지만 그 천문대에서 천문학자들이 우주에 대한 새로운 연구를 지금처럼 계속 할 수 있다면, 천문대를 방문하는 천문 애호가와 나눌 수 있는 신기한 우주 이야기가 지금보다 더 많아지지 않을까 생각해본다.

덧글1: 도시 불빛을 피해 천문대를 외진 곳으로 옮긴 것처럼 우주로 천문대를 보내면 인공위성 문제는 사라지는 것 아닐까? 그렇지 않다. 허블우주망원경도 현재까지 관측된 자료의 약 5~7%가 다른 인공위성에 의해 관측자료에 영향을 받은 것으로 나타났고, 그 빈도가 시간이 갈수록 증가하는 경향을 보인다. (출처: 2023 Nature Astronomy, Vol. 7, 262; https://www.nature.com/articles/s41550-023-01903-3)

덧글2: 하와이 마우나케아산 정상, 칠레 아타카마 사막에 있는 천문대도 대부분 일반 방문객이 견학할 수 있는 프로그램을 운영한다. 천문대 홈페이지를 잘 확인하면 된다. 다만, 가기 힘들고 비용이 많이 든다. (참고: Gemini-North (Hawaii) Public Visit, Gemini-South (Chile) Public VIsit)

덧글3: 인공위성이 늘어나 생기는 문제는 천문학자만 불편한 것 아닌가? 그렇지 않다. 인공위성 궤도가 혼잡해지다보니 인공위성끼리의 충돌위험이 급격히 증가하고 있어서, 인공위성 운영이 점점 어려워지고 있다. 그리고 수많은 인공위성을 지구저궤도(LEO)에서 운영하기 위해서는 끊임 없이 새로운 위성을 쏘아 올려서 수명이 다한 인공위성을 교체해주어야 하고, 수명이 다한 인공위성은 지구 대기권으로 재진입시켜 소각시킨다. 최근 들어 대기권에서 소각되는 인공위성 개수가 급증하면서 인공위성을 구성하는 다양한 중금속과 배터리를 구성하는 물질들이 지구의 상층 대기를 오염시킬 수 있다는 우려를 일부 학자들이 제기하기 시작했다. ‘어둡고 조용한 하늘 보호’에서 ‘어둡고 조용하고 깨끗한 하늘 보호’로 확대될 가능성이 있다. (출처: “Burned up satellites are polluting the atmosphere”, Science, 2024 July)

⁽¹⁾ 본래 명칭은 IAU Center for Protection of Dark and Quiet Skies from Satellite Constellation Interference이었으나 최근 IAU Center for Protection of Dark Quiet Sky로 명칭을 바꿨다. 약칭은 그대로 IAU CPS이다. 

⁽²⁾ [IAU CPS 보도자료: https://cps.iau.org/news/united-nations-agrees-to-address-impact-of-satellite-constellations-on-astronomy/]