경남 김해 분성고 학생들이 헬륨 풍선을 성층권으로 띄워 33㎞ 상공서 지구 모습을 찍어 화제가 되고 있다. 하지만 이전에도 비슷한 사례들이 있었다.
고도 10~50km인 성층권에 촬영 장비를 올리는 방법은 ▲로켓 등의 추진체 활용 ▲헬륨 풍선 활용 등이 있다. 성층권은 아래로 대류권, 위로는 중간권을 접한다.
▶풍선 이용 촬영 방법
먼저 풍선을 이용하려면 풍선이 가져야 할 조건이 있다. 촬영 장비에다 풍선 무게까지 합쳐 성층권까지 올라갈 정도의 부양력이 있어야 한다.
풍선을 이용해 성층권으로 올리는 이미지
풍선을 이용할 때는 일반적으로 여러 개 풍선을 묶어 날릴 수 있다. 하지만 온도 변화나 풍선 자체의 불량률, 계산 착오 등으로 인한 실패 확률을 줄이기 위해 내구성이 뛰어난 기상관측용 풍선을 주로 이용한다.
지구의 대기권은 지구 표면에서부터 대류권, 성층권, 중간권, 열권으로 구분된다. 열권으로 올라가면 기압이 낮아진다.
풍선을 상공에 띄워 촬영할 때는 대기권 상층의 풍향과 풍속 등의 기상을 확인해야 한다. 또 대략적인 착륙 위치도를 계산해 두어야 하며 낙하산과 GPS(현재 위치를 계산하는 위성항법시스템)도 필요하다.
성층권 촬영 방법은 라디오존데(Radiosonde·풍선을 이용한 기상 관측 기구)를 제작해야하고 여러 가지 테스트를 진행해 작동에 이상이 없을 때 진행한다.
헬륨가스를 주입하고 띄우면 2~3시간 정도 올라가다가 다시 내려온다. 이 과정에서 GPS 수신 정보를 통해 수색해 제품을 회수하면 임무는 끝난다.
이 방법을 통한 촬영 비용은 50만~60만원이면 제작이 가능하다고 알려져 있다.
▶풍선을 이용한 성층권 촬영 성공 사례
스페인의 10대 4명은 지난 2009년 2월 풍선을 이용해 고도 32km에서 촬영을 성공했다. 당시 돈으로 56파운드(1파운드 한화 1600~1700원) 정도 들었다고 알려졌다.
스페인의 10대들이 지난 2009년 2월 촬영한 지구 모습
미국 MIT 학생들도 지난 2009년 9월 150달러로 30km 고도에서 4000여 장의 사진 촬영을 성공했다.
충남대 기술교육과 학생들은 35만 원으로 지난 2010년 10월 풍선을 30km 고도로 올려 888장의 지구 사진을 촬영했다. 촬영 기기는 출발 지점에서 150km 떨어진 경북 의성군에 낙하 지점에서 찾았다. 국내 첫 30km 상공 촬영 성공 기록이다.
충남대 기술교육과 김영흥·강상현·김가영·박영준 씨(왼쪽부터)가 풍선을 단 카메라를 하늘로 띄워 촬영한 '대기권 밖 지구' 사진을 들고 환하게 웃고 있다.
또 2011년 KBS '스펀지 제로'는 명지대 학생들과 프로젝트를 진행해 성층권 동영상 촬영에 성공했다. 이 영상은 2011년 6월 10일 KBS-2TV에서 방송됐다.
KBS '스펀지 제로' 방송에서 방영한 성층권 촬영 영상 캡처
서울 강남구 도성초교 6학년 최지언(12) 군도 2012년 11월 헬륨풍선으로 2시간가량 성층권과 한반도 지형을 동영상으로 촬영했다. 최 군은 당시 경북 울진군의 한 공사장에서 관측 장비가 담긴 자신의 헬륨풍선 상자를 발견했다.
최지언 군이 경북 울진군의 한 공사장에서 관측장비가 담긴 자신의 헬륨풍선 상자를 발견한 뒤 기뻐하고 있다.
충남 아산시 설화고에서도 2015년 11월 최고 고도 15.8km, 2016년 9월 최고 고도 28.6km 상공에서 지구 모습을 촬영했었다.