지구의 불빛을 실시간으로 매일매일
미항공우주국 NASA가 지구의 멋진 야경을 제공하는 서비스를 공개했습니다. 밤에 인공위성에서 바라본 지구의 모습을 집에서 편안하게 보실 수 있습니다. 이번에 제공되는 이미지 서비스는 주 단위 혹은 일 단위로 업데이트 된다고 해서 더 주목받는 중입니다.
NASA의 고다드 우주비행센터(Goddard Space Flight Center) 과학자 미구엘 로만(Miguel Roman)은 2011년 NASA와 미국 국립해양대기국이 함께 쏘아올린 인공위성 ‘Suomi NPP’가 수집한 자료를 이용했습니다. 고다드 우주비행센터는 1959년 설립된 미국 최초의 우주센터입니다. 공식홈페이지에 따르면 허블우주망원경 운영과 곧 출범할 제임스웹우주망원경의 본거지이기도 합니다. 로만 연구원은 야간에 비춰지는 불빛을 분석했고 이미지 속 불빛을 더 명확하게 보이도록 하는 새로운 소프트웨어를 개발했습니다.
그는 지구의 야간모습 자료를 NASA 지구사진검색서비스(Global Imagery Browse Services, GIBS)의 기술과 통합시켰습니다. 덕분에 과학계와 더불어 일반인들도 자유롭게 야간 모습을 확인할 수 있게 됐습니다. 인터넷 사용자들은 색감을 살짝 편집한 지구의 모습과 편집되지 않은 그대로의 모습을 둘 다 볼 수 있다고 합니다.
야경을 보여준 기술
NASA가 가장 고려한 점은 달이 지구에 비추는 빛의 양이 수시로 변하는데 이 위성사진이 그 빛에 영향을 많이 받는다는 사실이었습니다. 이 지도에 담고 싶은 불빛은 ‘인간이 만들어낸 불빛’인데요. 야간에도 구름, 연기, 먼지, 눈, 오로라 등의 변화에 따라 관련 없는 빛까지 이미지에 포함될 수 있죠. NASA가 이 점도 신중하게 고려했습니다.
로만은 이런 관련 없는 빛을 걸러내기 위해 새로운 기술 개발에 착수했습니다. 그 결과 로만은 인간이 만들어낸 불빛의 패턴과 과정이 변하는 신호를 정밀하고 지속적으로 수집할 수 있는 ‘원격감지기술’을 개발했습니다. 이 발전된 처리 과정은 Suomi NPP의 잠재력을 최대한으로 끌어올렸습니다. 원격감지기술을 통해서 바다 어선의 불빛이나 고속도로의 가로등처럼 우주에서 바라보면 거의 없는 것처럼 보이는 희미한 불빛마저도 관측할 수 있게 되었습니다.
인공위성에 탑재된 장비 중 하나가 VIIRS라는 센서인데요. 지구표면 혹은 지구 대기에서 반사되는 빛의 광자를 총 22개의 파장까지 관측할 수 있습니다. VIIRS는 빛의 방사와 반사를 양적으로 측정할 수 있는 최초의 도구이기도 합니다.
Suomi NPP는 각각의 지역시간 기준 매일 오후 1시 30분부터 오전 1시 30분까지 지구의 거의 모든 위치를 관측할 수 있습니다. 관측 이미지를 촬영하는 위치는 육지로부터 약 3,000km 상공이며 북극과 남극까지도 관측 가능합니다.
VIIRS 센서는 성능도 뛰어납니다. 이전에 사용되던 야간 관측 인공위성에서 사용하던 센서들에 비해 공간해상도가 6배, 빛 해상도는 250배의 성능을 가지고 있습니다. Suomi NPP가 수집한 자료는 모두 자유롭게 이용이 가능하다는 장점도 있습니다.
더 정밀한 능력을 갖췄으니 이제 남은 건 ‘자동화’입니다. NASA는 야간 이미지를 인공위성이 수집한 후 1시간내로 사람들에게 제공하기 위해 주요 과정을 자동화하는 중입니다.
활용도가 다양하다
로만은 “VIIRS 센서 덕분에 주말에 불빛이 더 밝게 비추는 것처럼 인간이 만들어내는 주기적인 변화를 실시간 감시할 수 있게 됐다”며 “도시화, 경제적 변화까지도 알아낼수 있다”고 밝혔습니다.
NASA는 이 기술의 다른 잠재적인 용도를 기대하며 연구 중입니다. 예를 들어, 매일 야간 이미지를 제공해줌으로써 불법 어선의 움직임을 잡아낼 수 있겠죠. 푸에르토리코의 연구진은 이 기술이 ‘빛 공해’를 줄이고 열대우림과 해안지역을 보전하여 생태계의 파괴를 막아주길 바라고 있습니다.
UN은 이미 야간 불빛 자료를 이용해 시리아에서 인구의 이동과 전력을 관측하며 전쟁으로 피폐해진 시리아를 관찰하고 있습니다. 단순히 아름다운 모습을 보여주는 것이 아니라 세계적인 문제 해결을 위한 용도로 사용될 수 있는 기술이네요.
2016년 12월 25일, 크리스마스의 뉴욕은 어땠을까요? 가운데 가장 밝게 빛나는 곳이 뉴욕입니다. 뉴욕 기준으로 남서쪽에 거미줄처럼 퍼져나가듯 빛나는 곳은 필라델피아입니다. 크리스마스로 날짜를 맞춰서 그런지 더욱 밝게 빛나는 것만 같습니다.
이집트 사진입니다. 마치 황금으로 빛나는 것 같은 강을 확인하실 수 있습니다. 가장 밝게 빛나 거의 하얗게 보이는 곳은 이집트의 수도인 카이로입니다. 나일강을 따라 도시가 번성해있음을 '빛'으로 만들어진 강이 보여주네요.
12.5억 인구의 인도는 밤을 밝히는 불빛의 수도 역시 많아 보입니다. 사진 중앙 위쪽에 밝게 빛나는 곳은 뉴델리입니다. 밝게 빛날수록 도시의 규모도 크고, 사람들도 더 많이 모여있음을 미루어 짐작할 수 있습니다.
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이승아 수습에디터 (singavhihi@scientist.town)
