연세대 천문우주학과 연구팀이 2009 세계 천문의 해 한국조직위원회(공동조직위원장: 강영운, 양종만, 박석재)의 과제로 선정돼 서울·경기 지역의 밤하늘 밝기를 측정했다. 그 결과 압구정동의 밤하늘은 파주시보다 22배 밝다는 사실 등 이번 서울의 빛 공해가 심각하다는 사실이 드러났다. 이번 연구는 한국과학창의재단(이사장 정윤)이 학부생연구프로그램(URP: Undergraduate Research Program)의 일환으로 진행된 것이다.

학부생연구프로그램(URP: Undergraduate Research Program)은 재단이 올해 처음으로 실시한 사업으로 국내 대학에 재학하는 우수 이공계(의약학계열 포함) 학부생 2~3명을 주축으로 해당 분야의 교수나 연구원이 팀을 이루어 창의적 연구주제를 수행하는 프로그램이다.

빛 공해 빛 공해(또는 광공해, Light Pollution)란 우리가 인공조명을 과다하게 사용할 때 일어나는 모든 피해를 일컫는다. 실제로 인공조명의 남용은 자원과 에너지 낭비로 이어지며, 동식물과 생태계는 물론, 환경에 악영향을 끼치는 것으로 알려졌다. 과도한 인공조명에 노출된 동식물은 개체수가 감소하거나 멸종위기에 처할 수 있으며, 사람의 경우 멜라토닌 생성이 억제돼 수면장애와 신경성 질환은 물론, 암과 같은 질병을 일으키는 것으로 밝혀졌다.

서울 지역 빛 공해 심각해

연구팀은 지난 7월부터 11월까지 서울, 인천과 경기 지역의 64개 장소에서 밤하늘의 밝기를 측정했다. 지금까지 국내에서 별의 등급을 이용해 빛 공해 현황을 조사한 적은 있지만, 수십 여 개 장소에서 체계적으로 밤하늘의 밝기를 측정, 분석한 것은 이번이 처음이다.


그 결과 서울 지역 52개소의 밤하늘 평균밝기는 16.79등급이며, 가장 밝은 곳은 문래동(16.16등급)과 압구정동(16.21등급), 가장 어두운 곳은 수서(17.59등급)로 나타났다. 별의 등급은 밝을수록 숫자가 작으며, 직녀성은 1등급, 북극성은 2등급, 그보다 어두운 별은 더 큰 숫자로 표시한다.

인천과 경기도 내 12개 지역에 대한 측정 결과, 이 지역 밤하늘의 평균밝기는 17.19등급이며, 이 중 가장 어두운 곳은 파주시 법원읍(19.58등급)으로 측정됐다. 압구정동과 법원읍 사이의 밝기 차이는 3.37등급에 달한다.

일반적으로 천문학자들은 밝기(brightness)에 로그(logarithm)를 취해 천체의 등급(magnitude)을 표시한다. 이에 따르면, 압구정동과 법원읍의 밤하늘 밝기는 22배 차이를 보이는데, 두 지역의 직선거리가 38km에 불과하다는 점을 감안하면 서울의 빛 공해는 매우 심각하다는 사실을 알 수 있다. 반면 파주를 포함한 경기 북부 지역의 빛 공해는 서울 도심의 5% 수준에 머물렀다.

관측팀은 측정 장소의 경, 위도를 이용해 서울 지역에 대한 측정치를 등고선지도로 나타냈다. 여기서 등고선이 뾰족하게, 또는 부분적으로 직선에 가깝게 나타난 것은 관측 장소의 개수가 해당 면적에 비해 상대적으로 적기 때문이다.

밤의 서울시는 세 개의 밝은 ‘섬’

연구팀은 밤에 서울시를 내려다본다면 크게 세 개의 밝은 ‘섬’으로 구분된다고 밝혔다. ① 종로, 중구, 동대문, 용산, 성동구에 이르는 광범위한 지역과, ② 강남, 서초 지역, ③ 영등포, 양천, 구로 지역이 그것으로, 이는 서울의 도심과 인구밀집지역에 빛 공해가 집중돼 있다는 것을 뜻한다. 이번 연구를 통해 달 없는 맑은 밤, 서울 지역에서 맨눈으로 볼 수 있는 가장 어두운 별은 평균 2등급, 인천 주안에서는 평균 3등급, 경기도 파주시 문산읍에서는 평균 5등급인 것으로 집계됐다.


관측팀은 이 연구에 하늘밝기측정기(Sky Quality Meter : SQM-L)를 사용했으며, 달빛과 날씨, 박명의 영향을 극소화하기 위해 그믐 전후, 구름 없는 맑은 날 일몰 1시간 30분 뒤에 관측을 수행했다. 또한 가로등을 포함한 직사광의 영향을 줄이기 위해 학교 운동장과 같은 주변광이 적은 곳에서 측정했다.

실제 관측에는 연세대학교 천문우주학과 학부생인 안성호씨, 김진협씨, 강이정씨 등 세 명의 학부생과 연구조교로 석사과정 배현진씨가 참여했다. 이 프로젝트를 주도한 연세대 배현진씨가 만든 동영상 링크는 다음과 같다.(http://galaxy.yonsei.ac.kr/~cosmic/data/Light_Pollution_Final.wmv)