지금, 별 보러 가야 하는 이유

얼마 전, 매일 AI와 대화만 하던 일상에서 벗어나 잠시 별 구경을 하러 몽골을 다녀왔다.

도심에서 벗어나 푸세식 화장실과, 벌레와 함께 취침하는 게르, 쫄쫄쫄 나오는 샤워기, 기름진 양고기만 가득한 식단 등에 불편하다가도 밤이 되면 쏟아질 듯한 밤하늘에 감탄하게 되는 낭만 가득한 여행이었다.

평생 보지 못했던 별똥별을 실컷 보며 감탄을 마지않았다.

그런데, 별똥별이 원래 이렇게 자주 보이는 거였나?

분명 방금 별똥별을 보며 소원을 빌었는데 바로 근처에서 하나가 더 보인다.

옆 사람들도 크고 작은 별똥별을 계속 찾아낸다. 이게 바로 말로만 듣던 유성우인가?

그러다 빠르고 밝게 빛나며 휙 지나가는 진짜 별똥별을 보고서야 깨달았다.

아, 이건 별이 아니다

대 위성 시대 #

밤하늘에 보이는 천체 구분하기 #

당신은 밤하늘을 보고 행성(수성, 금성, 화성, 목성, 토성)들과 항성(별), 위성, 유성, ISS(우주정거장)를 구분할 수 있나?

별에 비해 행성들은 덜 반짝이고 안정적이며 특히 금성/목성은 별보다 보통 압도적으로 밝다. 태양의 경로인 황도 근처에서 관찰된다. 당연히 지구 자전에 의해 움직이긴 하지만 30분~1시간 이상 같은 밝기로 천천히 움직인다.

유성은 정말 '눈 깜짝할 사이'에 지나간다. 같은 하늘을 보고 있던 것이 아니라면 누군가 보고 소리치는 순간 이미 다른 사람이 돌아보면 사라진 경우가 많을 정도로 짧지만 강렬하게 빛난다. 소원을 빌려면 두 글자로 축약해서 빌어야 할 정도다.

위성은 1~6분 정도에 걸쳐 하늘을 직선으로 지나가며, 깜빡이지 않고, 별 같은 점으로 일정하게 이동한다. 위성은 비행기처럼 자체적인 빛을 내는 것은 아니지만 햇빛을 반사하기에 밝게 보이는 거라 지구 그림자에 들어가면 사라진다. Starlink 발사 직후에는 starlink train이라 해서 위 사진처럼 여러 개가 줄지어 가기도 한다. 첫 사진에 보이는 line streak도 장노출 사진에 찍힌 인공위성일 확률이 높다.

GEO와 LEO #

위성의 여러 분류 중에 궤도로 분류하자면 GEO/LEO가 있다. (다른 분류도 훨씬 더 있다만)

GEO(Geostationary orbit) = 정지궤도 위성은 고도 35,786km에서 지구 자전과 같은 주기로 돌아서 지상 관측자에게는 하늘의 한 지점에 거의 고정된 것처럼 보이고, 보통 멀기 때문에 맨눈으로는 잘 안 보인다.

반면 LEO(Low earth orbit) = 지구 저궤도 위성은 보통 고도 2,000km 이하에서 7.8km/s로 이동하며 90분에 지구를 한 바퀴씩 돈다. 가깝고 빠르기 때문에 지상 관측자에게도 잘 보이며 몇 분 안에 하늘을 가로지르는 움직이는 별처럼 보인다. 그래서 별을 보러 가는 우리에게 중요한 방해물은 보통 이 LEO다.

현황과 전망, 그리고 별 관측에의 영향 #

지금 얼마나 많은 인공위성이 떠 있는 거고, 앞으로 어떻게 될지 정확한 수치를 알아보자.

그래프만 봐도 숨이 막히는데 Starlink가 촉발한 우주 위성 경쟁의 효과는 어마어마하다. 이미 26년 6월 15일 집계 기준으로 16019개가 떠 있고, dead payloads까지 포함하면 19k개가 떠 있다.

기준	현재 개수	해석
작동 중인 인공위성 active payloads	16,019개	SpaceX, 중국 위성 포함한 전세계 active 위성
그중 저궤도 LEO active	15,061개	전체 active의 약 94.0%
궤도상 위성 payload 전체 active+dead	19,090개	고장/비활성 위성 포함, 로켓단·파편 제외
궤도상 LEO payload active+dead	16,998개	고장 위성까지 포함한 LEO payload

표에서 보이다시피 전체 active 중 94%가 LEO다.

사실 엄청 많아 보이지만 요 일론의 인터뷰처럼 광활한 우주 공간에 비하면 그닥 심각한 것은 아니라고 생각할 수 있다. 3D 공간으로 보면 그렇다.

하지만 우리가 관측하는 밤하늘은 2D 공간이라는 게 문제다. 넓은 공간의 별들이 우리 눈에 보일 때는 평면으로 압축되어 지평선까지 시야각 180도 중 얼마를 차지하는가를 표현하는 '각지름'이라는 척도로 변환되어 보이는데 이는 그리 넓은 도화지가 아니다. 보름달만 해도 대략 0.5도 정도를 차지한다.

그럼, 앞으로는 얼마나 많은 위성들이 더 뜨게 될까?

이는 구체적인 숫자로 볼 수 있는데, 현재 발사를 위해서는 규제기관에 접수해야 하기 때문이다.

기준	숫자
McDowell 대형/초대형 위성군 filings 기준 총 계획 위성	2,116,510개
그중 이미 발사된 위성	12,379개
미발사 계획분	약 2,104,131개

현재 제출된 계획만 해도 당장 200만 개가 넘음을 알 수 있다. 현재 만여 개를 생각하면 미친 듯이 많은 숫자다. 물론, 이는 궤도 권리 확보를 위해 공격적으로 filing한 수치라 할 수 있지만 일단 계획 자체가 어마어마하다.

일부 filings에는 규제 마감이 있어서 7년 기한 이후 마일스톤으로 달성을 보고해야 하고, Starlink처럼 28/31년 마일스톤으로 비교적 명확한 일정으로 FCC 승인된 경우도 있다. 스타링크의 경우 Gen2 위성의 50%인 7500기를 28년까지, 누적 15000기 전체를 31년까지 발사해서 운용까지 완료할 예정이다.

스타링크만의 문제가 아니다.

Amazon Kuiper, OneWeb, AST SpaceMobile, 중국의 GuoWang, Qianfan 등 수많은 업체들이 뛰어들고 있으며, 통신 주권 / 국가 안보 / 우주 산업 선점 / 주파수와 궤도 권리 확보를 위해 양보할 수 없이 경쟁적으로 위성을 늘려 나가고 있다.

전문 천문학이 받는 타격 #

눈으로 볼때도 비문증 걸린 것처럼 별 사이로 밝은 별 사이즈가 지나다니는 것도 불편하기는 하지만, 천체 사진을 찍거나 연구를 하는 입장에서는 훨씬 심각하다. 당장 스마트폰으로 별을 찍으려고만 할 때도 일반 사진이 아니라 30초 이상의 장노출 모드로 사진을 촬영하는데 여기서도 움직이는 인공위성은 은하수 사진에 밝은 선을 그어버린다.

전문 천문학에서는 초광시야 망원경으로 맑은 하늘을 반복 촬영하기 때문에 이런 위성 궤적에 특히 취약하고, 가시광선뿐 아니라 다양한 파장 스펙트럼을 분석하는 기관에서는 인공 noise가 해석에 큰 문제가 된다.

더 큰 변수, 우주 데이터 센터 #

AI 데이터 센터를 우주로 #

통신망 역할을 해주는 starlink를 넘어 앞으로 더 큰 문제가 도사리고 있는데, 바로 우주 데이터 센터다.

아래와 같은 문제들로 인해 AI를 위한 데이터 센터를 우주로 보내려는 계획이 구체적으로 세워지고 있다.

• 전력 수요 폭증에 대한 무한한 태양광 전력 확보 / 친환경
• 인근 지역 주민들과의 마찰 및 법적 공방
• 천연 냉각 환경

여러 장단점이 있고, 이건 이미 다들 잘 아는 내용일 테니 생략하겠다. 중요한 것은 막대한 양의 우주 데이터 센터가 발사 계획 중이고, 이들은 현재 설계상 거대한 방열판을 필요로 한다는 점이다.

복사 냉각을 위한 거대한 방열판, 얼마나 크게 보일까? #

대류가 없는 우주에서 냉각을 위해서 가장 현실적으로 거론되는 게 대형 방열판을 통한 복사 냉각이다.

방열량이 MW급만 되어도 농구장, 축구장급 면적이 필요하고 GW로 가면 km^2 단위 구조물이 된다. 그리고, 전력 생산용 태양전지판도 엄청 커진다.

Starcloud 백서는 5GW 데이터센터에 대해 4km x 4km 규모 전지판을 상정하고, 이는 starlink v2 mini보다 14만 배 큰 단면적이다. (cf. 여의도 면적이 2.9 km^2)

아직 감이 잘 안 올 텐데, 이 정도 면적이면 LEO 궤도에서 우리에게 어느 정도의 크기로 보일까?

대략 계산해보면 최대 0.42도. 즉, 보름달이 약 0.5도임을 생각하면 우주 데이터 센터가 머리 위로 지나가면 거의 보름달 크기로 보일 수 있다는 말이다.

물론 항상 데이터센터가 보름달처럼 밝게 빛나는 것은 아니고, 각도와 높이에 따라 달라지겠지만... 압도적인 개수가 더해진다면?

우주 데이터 센터의 궤도 #

우주 데이터 센터는 GEO(정지궤도)가 아닌 LEO(저궤도), 그중에서도 새벽-황혼 태양동기궤도(dawn-dusk SSO)의 500~800km, 높게는 2000km까지 고도에 집중될 예정이다. 햇빛을 계속 받을 수 있는 적절한 궤도이기 때문이다.

이 말은, 한밤중에도 태양이 지평선 아래로 많이 내려가지 않는 지역에서는 태양빛을 받아 빛나고 있는 데이터 센터를 볼 확률이 높다는 말이다.

깊은 한밤중에는 대체로 지평선 너머라 괜찮다고 생각하겠지만 별을 보러 흔히 가는, 오염되지 않은 자연이 있는 몽골, 캐나다, 북유럽 등 고위도 지역들에서는 사실 한밤중에도 태양이 지평선 아래로 크게 내려가지 않기 때문에 충분히 많이 보이는 조건이다. 그리고, LEO 중에서도 고도가 높거나 궤도가 다른 위성들은 훨씬 깊은 밤에도 잘 보인다.

계획	고도	궤도 성격	의미
SpaceX Orbital Data Center	500~2,000km	30도 경사 궤도 + 태양동기궤도 shell	가장 큰 filing. FCC가 “접수 후 의견수렴”한 상태. 최대 100만 기 신청
Starcloud	600~850km	태양동기궤도, 특히 dawn-dusk SSO로 정리됨	8.8만 기급 분산형 데이터센터 filing
Blue Origin Project Sunrise	500~1,800km	원형 태양동기궤도, 경사각 97~104도	5.16만 기급 데이터센터 위성군 신청
Google + Planet Project Suncatcher	약 650km reference design	dawn-dusk SSO	81기급 연구/실험형 reference design
중국 Beijing Orbital Twilight 계열	700~800km	dawn-dusk orbit	2035년까지 대형 우주 데이터센터 구상
ADA Space + Zhejiang Lab	500~1,000km	저경사 + dawn-dusk SSO로 정리됨	중국 2,800기급 AI cloud/compute constellation 계획
Space Compass / NTT 계열	GEO, 정지궤도	정지궤도 데이터 릴레이/edge compute	예외적 케이스. LEO 위성 데이터를 GEO에서 중계·처리하는 방향

계획만 정리해 봐도 어마어마한 기수가 발사 예정이며 대부분 저궤도에서 시야를 방해할 가능성이 있는 것들이다. 지금의 작은 starlink 위성들과는 시야에 주는 영향 수준이 다를 것이다.

별 관측 위생을 위한 UN 차원의 협의도 있고, 여러 기술적인 대책도 있지만 사활을 건 우주 전쟁 국면에서 이런 권고 수준의 협의는 잘 안 지켜지고 있기도 하고, 개별 위성들이 밝기 기준을 지키더라도 총량 자체도 중요한데 수백만 기가 떠 버리면 큰 의미가 없다.

지금 별을 보러 가야 한다 #

국가적 사활을 건 경쟁 속에서 그저 우리가 할 수 있는 것은, 마지막 기회를 놓치지 않고 열심히 별을 보는 것뿐이다.

올해는 앞으로 살 날들 중 별이 가장 잘 보이는 해다 #

"올해 여름이 앞으로 다가올 여름 중 가장 시원한 여름이 될 것**"** 이라는 말이 있듯이,

올해 밤하늘이 앞으로의 밤하늘 중 가장 어두운 하늘이 될 것이다.

SpaceX가 본격 상장했고, 아르테미스 프로젝트가 28년을 목표로 빠르게 달려가고 있다. 중국도 지지 않으려 우주 개발에 열을 쏟고 있다.

앞으로는 점이 아닌 보름달만 한 물체가 하늘에 빛나면서, 사람과 도심을 피해 간 자연에서조차 사람의 흔적을 피할 수 없게 된다. 절대 개수도 만여 개에서 수백만 개가 되면 보름달 하나도 밤 전체를 밝게 만드는데, 밤하늘이 훨씬 밝아질 것이다.

별은 사라지지 않는다, 하지만 지금 우리가 볼 수 있는 밤하늘은 미래에는 더 귀한 경험이 될 것이고 그 시간은 많이 남지 않은 것 같다.

새로운 관광지가 생겨날까? #

지금도, 국내에선 영양/영월/평창(육백마지기), 해외에선 마우나케아/몽골/데스밸리 등 별과 은하수를 볼 수 있는 것으로 관광객을 유치하는 도시들이 꽤 있다. 높은 고도에 위치해서 방해하는 도심 불빛이 없거나 공해가 적은 곳들이다.

6년쯤만 지나면 환경보전구역처럼 별 관측 구역을 지정해서 그 지역 위로는 위성을 지나지 못하게 하여 천문학 연구센터를 유치하거나, 관광객들을 유치하는 섬이나 도시가 나올 수 있지 않을까?

벌써 스마트폰으로만 촬영해도 한 화면에 한두 개씩 인공 천체가 잡히며 방해하는 시대가 왔다.

이제 시작이고, 짧으면 3년, 길어야 5년 안에 지금의 수십 배가 넘는 공해가 몰려온다.

당장 차 타고 몇 시간만 나가면 볼 수 있지만 나중엔 거금을 주고 특정 보호 지역으로 가거나 우주로 나가야 하는 시대가 올지도 모른다.

투자도 좋지만, 어쩌면 우리의 자식들은 경험하지 못할, 밤하늘의 낭만을 누려보는 건 어떨까?