3,200만 건으로 잰 인공위성의 천체 사진 오염 확률

(주)페블러스 데이터 커뮤니케이션팀

Executive Summary

한 변 10도짜리 하늘을 10초 동안 찍으면 그 한 장에 인공 물체가 들어올 확률이 15%다. 위성이 천체 사진에 흰 줄을 남긴다는 이야기는 오래됐고, 이 15%는 그 일이 얼마나 자주 일어나는지를 관측치로 센 값이다. 국제천문연맹 산하 다크앤콰이어트스카이 보호센터(IAU CPS)와 체코과학원 연구진이 로봇 관측소 한 곳이 2025년 한 해에 기록한 밝기 측정 3,200만 건을 정리해 9월 초 arXiv에 올렸다.

출발점은 밀도다. 국제천문연맹이 정한 밝기 상한인 7.0등급보다 밝은 인공 물체가 하늘 1제곱도당 0.00076개꼴로 떠 있다. 앞의 15%는 이 밀도에 시야 크기와 노출 시간을 얹어 나온 값이다. 다만 밤 시간 전체를 평균한 값이어서, 하늘 대부분이 햇빛을 받는 박명 무렵에는 더 높고 지구 그림자가 하늘을 덮는 자정 무렵에는 낮다.

3절까지는 논문이 실제로 잰 것과 유보한 것을 따라간다. 4절에서 덧붙이는 데이터 쪽 대응은 논문에 없는 이 글의 해석이다.

주요 수치

출처: Mallama, Karpov, Cole, The Impact of Artificial Space Objects on Optical Astronomy as Determined from 32 Million Photometric Observations, arXiv:2609.02951(2026) 표 3·표 4·9절 · IAU CPS 집계(2026년 9월 6일 확인)

15%

한 변 10도 시야·10초 노출

7등급보다 밝은 인공 물체가 그 한 장에 들어올 확률

59%

맨눈으로 볼 확률

빛공해 없는 하늘에서 시야 주변부 고리에 위성이 걸릴 확률

2:1 → 50:1

위성 대 로켓 개체수 비

2020년을 경계로 위성은 3배 늘고 로켓은 7분의 1로 줄었다

233만 기

계획 단계 콘스텔레이션 위성

FCC·ITU 라이선스 신청에 적힌 수, 논문이 가정한 100만 기의 두 배

1

한 변 10도 시야를 10초 열면 15%

천문학에서 밝기는 등급으로 잰다. 숫자가 작을수록 밝고, 1등급 차이가 밝기 2.5배쯤 된다. 국제천문연맹은 2024년 성명에서 위성의 밝기 상한을 존슨 V등급 7.0으로 제시했다. 고도 550km까지가 그 기준이고, 그보다 높이 도는 물체는 고도에 따라 상한이 완화된다. 상한을 고도로 환산하는 식을 그대로 적용하면 1,380km에서 8.0등급이 되는데, 지구를 도는 물체 대부분이 그 아래에 있다. 같은 성명은 위성이 맨눈에 보이지 않아야 한다는 권고도 담았고, 빛공해가 적은 곳에서 맨눈이 닿는 한계가 6.0등급이다. 6과 7과 8, 이 세 숫자가 이 연구의 기준선이다.

상한을 정해 두었다고 지켜지는 것은 아니다. 이 논문의 저자 가운데 두 명이 2025년 왕립천문학회 월보에 먼저 실은 연구는 스타링크·원웹·블루버드와 중국의 첸판·궈왕 다섯 콘스텔레이션의 밝기를 재서, 이 위성들이 사실상 전부 7등급 상한을 넘고 대부분은 6등급 상한마저 넘는다고 보고했다. 그러니 이번 논문이 세는 것은 상한을 넘는 물체가 있느냐가 아니다. 이미 넘어 있는 물체들이 사진 한 장에 얼마나 자주 들어오느냐다.

해바라기밭 위 밤하늘을 가로지르는 여러 개의 밝은 인공위성 궤적, 은하수 배경 — ▲ 스타링크 위성 여러 기가 남긴 궤적이 사진 한 장을 가로지른다 | Source: Egon Filter, Wikimedia Commons (CC BY 4.0)

재료는 러시아 북위 43.65도, 동경 41.43도에 있는 미니메가토르토라(MMT9) 로봇 관측소의 공개 데이터베이스다. 2014년부터 돌아간 이 관측소는 채널 아홉 개로 하늘을 훑으며 초당 열 번씩 밝기를 기록한다. 이 관측소가 내놓는 등급은 국제천문연맹이 상한을 정할 때 쓴 존슨 V 등급과 0.1등급 안에서 맞는다고 저자들은 밝혔다. 재는 잣대와 규제하는 잣대가 같은 눈금 위에 있다. 연구진은 2025년 한 해 동안 북미항공우주방위사령부 카탈로그에 등재된 물체 11,241개에 대해 쌓인 등급 3,200만 건을 뽑아냈다. 채널 하나의 시야가 99제곱도이고 2025년 전체 관측 시간이 2,230만 초다. 여기에 1초마다 열 번씩 찍는다는 조건까지 곱하면 이 데이터가 훑은 하늘의 총량이 221억 제곱도가 된다.

밝기 분포의 봉우리는 8.5등급에 있다. 그보다 어두운 쪽이 줄어드는 것은 장비 감도가 만든 선택 효과이고, 밝은 쪽이 줄어드는 것은 큰 물체가 실제로 적기 때문이다. 저자들은 MMT9가 8등급까지는 매우 안정적으로, 9등급까지는 자주, 10~11등급도 이따금 잡아낸다고 적었다. 8등급보다 어두운 궤적은 대체로 천체 사진을 망치지 않으므로 이 정도 감도면 충분하다고 보았다.

하늘 총량으로 관측 건수를 나누면 밀도가 되는데, 6.0등급보다 밝은 관측이 840만 건이라 밀도는 1제곱도당 0.00038개, 7.0등급 기준으로는 1,680만 건에 0.00076개, 8.0등급 기준으로는 2,430만 건에 0.00110개다. 이 값은 하늘 어느 한 순간을 찍은 스냅숏에 가깝다. 저자들은 채널들의 시야가 겹치는 구역에서는 같은 위성이 두 채널에 함께 기록될 수 있다는 점을 덧붙여 두었다.

여기에 물체가 하늘을 가로지르는 속도를 얹어야 확률이 나온다. 그런데 하늘에는 고도가 제각각인 물체가 수천 개 떠 있어서, 저자들은 계산이 가능해지도록 두 가지를 정해 놓고 시작했다. 대형 콘스텔레이션의 고도는 스타링크의 350~475km에서 원웹의 1,200km까지 걸쳐 있지만 수가 가장 많은 쪽이 스타링크라 고도를 500km로 잡았고, 천문학자가 되도록 천정 가까이를 겨눈다는 점을 들어 고도각을 90도로 놓았다. 두 선택 모두 물체가 하늘을 더 빠르게 가로지르는 쪽 조건이다. 그렇게 정한 겉보기 속도가 초당 0.88도이고, 연구진은 시야 주위에 격자를 깔아 각 칸에서 물체가 노출 시간 안에 시야로 들어올지를 1,000번씩 모의했다. 그렇게 얻은 값이 아래 표다.

시야 한 변(도)	1초	2초	5초	10초
1	0.2%	0.2%	0.5%	0.9%
2	0.5%	0.6%	1.1%	2.0%
5	2.3%	2.8%	4.0%	6.0%
10	8.4%	9.3%	11.4%	15.1%

7.0등급보다 밝은 인공 물체가 노출 중에 시야로 들어올 확률(논문 표 4). 시야는 한 변의 길이이므로 10도는 100제곱도짜리 화면을 뜻한다. 같은 조건에서 기준을 8.0등급까지 넓히면 최댓값이 21.2%로 오른다. 표의 값은 밤 시간 전체의 평균이다. 출처: arXiv:2609.02951.

표를 세로로 읽는 것과 가로로 읽는 것의 차이가 크다. 노출을 1초에서 10초로 열 배 늘려도 확률은 8.4%에서 15.1%로 두 배가 채 안 되게 오른다. 시야를 한 변 1도에서 10도로 늘리면 0.9%에서 15.1%로 열여섯 배가 넘게 뛴다. 연구진이 표 밖의 값을 어림하려고 적어 둔 근사식에서도 시야는 1.6제곱, 노출은 0.4제곱으로 들어간다. 넓게 찍는 서베이 망원경이 오래 찍는 망원경보다 이 문제에 더 취약하다.

두 방향 모두 곧이곧대로 비례하지 않는 데는 저자들이 밝힌 이유가 있다. 노출을 길게 열어도 시야에서 멀리 떨어진 물체는 그 시야를 스칠 수 있는 방향의 폭이 좁아 들어올 가능성이 낮다. 그래서 확률은 노출 시간이 늘어난 만큼 따라 오르지 못한다. 시야 쪽은 한 변이 아니라 넓이를 놓고 봐야 한다. 한 변을 열 배로 늘리면 넓이는 백 배가 되는데 확률은 열여섯 배에 그치는 이유를, 저자들은 새로 들어오는 바깥쪽 물체일수록 겉보기 속도가 느려 노출이 닫히기 전에 시야까지 오지 못하기 때문이라고 적었다.

모든 관측이 한 곳에서 이루어졌기 때문에 이 표본이 모든 궤도군을 고르게 담지는 못한다. 연구진이 논문에 스스로 적어 둔 한계다. 그리고 MMT9 공개 데이터베이스에는 러시아 물체가 빠져 있어, 카탈로그를 스무 개당 하나꼴로 표집해 국적 비율을 구한 뒤 보정 계수를 곱하는 방식으로 채워 넣었다.

2

왜 2020년 이후 발사분이 더 밝은가

하늘에 떠 있는 인공 물체는 세 종류로 나뉜다. 카탈로그 이름에 RB가 붙은 로켓 몸체, DEB가 붙은 잔해, 그리고 나머지 위성이다. 연구진은 2020년 초를 대형 콘스텔레이션 시대의 시작으로 잡고 그 전후로 발사된 물체를 갈라 세었다. 국적 보정을 위해 뽑은 표본 1,460개가 그 셈의 바탕이다.

표본 안에서 위성은 세 배로 늘었고 로켓과 잔해는 각각 7분의 1로 줄었다. 로켓 하나에 위성을 수십 기씩 실어 올리는 방식이 굳었기 때문이다. 발사 한 번이 하늘에 남기는 로켓 몸체는 그대로인데 위성 수만 뛰었으니, 개체수 비는 산술만으로도 뒤집힌다.

▲ 페블러스 원본 도식 (논문 표 1·그림 1 재구성) | 출처: arXiv:2609.02951 4절

콘스텔레이션 이전에 올라간 물체들 사이에서 위성과 로켓의 개체수 비는 약 2대 1이었다. 지금 발사되는 물체들 사이에서 그 비는 50대 1이다. 여기에 밝기가 겹친다. 위성은 로켓 몸체보다 대체로 2등급쯤 밝다. 개체수도 늘고 하나하나가 더 밝으니, 하늘의 밝은 쪽 분포가 통째로 옮겨 간다. 2020년 이전에 발사된 물체들의 밝기 분포는 8.5등급에서 봉우리를 이루는데, 이후에 발사된 물체들은 6.5등급에서 봉우리를 이룬다. 두 등급 차이는 밝기로 여섯 배가 넘는다.

밤하늘을 어지럽히는 주범을 우주 쓰레기라고 부르는 관용이 있지만, 이 데이터에서 잔해가 만드는 밝은 관측은 미미하다. 같은 저자들이 잔해만 따로 놓고 본 후속 연구에서도 그 영향은 상대적으로 작다는 결론이 나왔다. 지금 사진을 오염시키는 것은 버려진 파편이 아니라 운용 중인 위성이다. 문제의 이름을 잘못 부르면 대응할 자리도 잘못 찾게 된다.

3

100만 기 계획, 접수된 것은 233만 기

확률이 밤새 일정하지는 않다. 지구는 밤하늘 쪽으로 자기 그림자를 드리우는데, 태양이 지평선 아래로 깊이 내려간 자정 무렵에는 그 그림자가 천정에 놓여 저궤도 물체 대부분을 가린다. 반대로 박명 무렵에는 그림자가 지평선 쪽으로 눕고 하늘의 물체 대부분이 여전히 햇빛을 받는다. 고도 500km 위성을 기준으로 계산하면, 태양이 지평선 아래 10도일 때는 하늘의 6%만 그림자에 들어가고 30도일 때는 86%가 들어간다.

▲ 페블러스 원본 도식 (논문 그림 4 재구성) | 출처: arXiv:2609.02951 10a절

MMT9는 태양 고도가 지평선 아래 10도에 이르면 관측을 시작하고 다시 10도가 되면 마친다. 천문 관측소가 흔히 쓰는 조건이라, 이 데이터에서 나온 밀도와 확률이 다른 관측소에도 대체로 들어맞는다고 저자들은 보았다. 다만 그 값은 하룻밤을 통틀어 평균한 것이라, 언제 노출을 여느냐에 따라 크게 갈린다.

맨눈은 셈법이 다르다. 눈은 노출 시간이라는 것이 없고, 밤에는 시선이 머무는 지점보다 그 바깥 고리에서 더 예민하다. 안쪽 반지름 12도, 바깥 반지름 30도인 이 고리의 넓이가 2,375제곱도다. 여기에 6.0등급 기준 밀도를 곱하면 고리 안에 들어올 물체의 기댓값이 0.90개가 되고, 포아송 분포로 환산한 확률이 59%다. 빛공해 없는 하늘을 올려다볼 때 열 번에 여섯 번쯤은 인공 물체가 시야 어딘가에 걸린다는 뜻이다.

3.1100배가 되면 어떻게 되나

2025년 기준으로 저궤도의 콘스텔레이션 위성은 약 1만 기다. 사업자들이 앞으로 올리겠다고 밝힌 수는 100만 기가 넘는다. 100배가 그대로 실현된다고 놓고 밀도에 곱하면, 5초 노출에 한 변 5도 시야로 7등급 기준을 걸었을 때의 확률이 지금의 4.0%에서 거의 100%로 간다. 몇 초짜리 노출로 몇 도짜리 하늘을 찍는 사진은 밤의 상당 시간 동안 거의 전부가 궤적을 품는다는 계산이 나온다.

같은 배수를 맨눈 쪽에 적용하면 숫자가 이렇게 나온다. 6.0등급보다 밝은 물체의 밀도가 100배가 되면 시야 주변부 고리 안에 위성이 90개쯤 들어온다. 견줄 대상은 별인데, UCAC4 목록에서 6.0등급보다 밝은 별은 5,326개이고 같은 고리 안에 306개가 들어온다. 위성 수가 별 수의 29%에 이르는 셈이다. 게다가 움직임은 시선을 끄는 자극이라, 밤하늘을 보는 사람은 별보다 위성을 더 강하게 지각하리라고 저자들은 내다봤다.

이 예측에는 저자들이 직접 달아 둔 단서가 붙는다. 새로 올라갈 위성 상당수가 태양동기궤도에 놓일 수 있고, 밀도가 위성 수에 그대로 비례한다는 셈은 미래 위성군의 밝기 분포와 고도가 지금과 비슷하다고 볼 때만 성립한다. 두 조건이 달라지면 찍힐 확률도 보일 확률도 달라진다.

고도 328km에서 1,200km에 걸친 위성 혼합을 시뮬레이션한 하이노(2026)도 100만 기 규모의 메가콘스텔레이션에서는 궤적이 만연해져 장노출 사진 대다수가 영향을 받는다고 보고했다. 이번 논문은 짧은 노출을 관측 데이터로 다뤘고 하이노는 긴 노출을 모의로 다뤘는데, 재료도 대상도 다른 두 계산이 같은 방향을 가리킨다.

100만 기라는 수는 이미 보수적인 축에 든다. IAU CPS가 FCC와 ITU에 접수된 라이선스 신청을 집계해 홈페이지에 걸어 둔 수치를 2026년 9월 6일에 확인하니, 계획 단계의 대형 콘스텔레이션이 36개이고 거기 적힌 위성 수의 합이 2,330,652기였다. 같은 집계에서 이미 발사가 시작된 콘스텔레이션은 10개, 운용 궤도에 들어간 위성은 11,322기다. 233만이라는 수는 먼 미래의 가정이 아니라 규제 기관 서류에 이미 적혀 있는 수라는 점이 다르다.

이 집계를 내놓는 IAU CPS는 국제천문연맹이 위성 간섭 문제를 다루려고 세운 조직이다. 위성 관측, 산업과 기술, 시민 참여와 나란히 정책이 이 조직의 네 축 가운데 하나로 서 있다. 어두운 하늘을 우주를 이해하는 조건으로만 두지 않고 인류의 문화유산이자 야행성 생물의 보호 문제로도 적어 두는 곳이다.

그래서 이 문제는 이미 정책의 언어로 옮겨져 있다. 2026년 5월 18일과 19일 파리에서 열린 사이언스 세븐(S7) 회의에서 G7 7개국의 과학한림원장들이 대형 위성 콘스텔레이션을 세 주제 가운데 하나로 다뤘다. 이들이 낸 보고서 「Large Satellite Constellations: Perspectives and Challenges」는 궤도 이탈과 잔해 저감 기준을 실제로 집행할 것, 궤도 수용력 평가 방법을 발전시켜 라이선스 심사의 근거로 삼을 것, 유한한 궤도와 주파수 자원에 더 공정한 배분 체계를 도입할 것, 설계 개선과 규제로 천문 관측을 보호할 것, 그리고 우주 지속가능성을 정기적으로 평가해 정책 결정자에게 전달할 국제 기구를 세울 것을 권고했다.

4

이 오염은 정제로 되돌릴 수 없다

여기까지가 논문이다. 데이터를 다루는 쪽에서 보면 이 사례는 익숙한 자리에서 한 칸 벗어나 있다. 우리가 품질 문제라고 부르는 것들은 대개 수집이 끝난 뒤에 생긴다. 값이 비고, 라벨이 틀리고, 같은 행이 두 번 들어오고, 스키마가 어긋난다. 발생 지점이 파이프라인 안이라서 파이프라인에서 고칠 수 있다.

위성 궤적은 그 바깥, 노출이 열려 있는 동안에 생긴다. 밝은 물체가 시야를 가로지르면 그 화소들은 실제 광자를 받는다. 나중에 그 화소를 골라내는 일은 오염된 부분을 버리는 처리이지 원래 신호를 되살리는 처리가 아니다. 논문은 제거 기법을 다루지 않았으므로 이 문장은 이 글의 해석이다. 다만 이 연구가 인용한 선행 연구의 제목이 잡음에 묻혀 사라진 천문 데이터를 말하고 있다는 사실은, 업계가 이 손실을 어느 쪽으로 이해하고 있는지 보여 준다.

그렇다면 대응은 어디에 놓여야 하나. 밝기 상한 7.0등급, 라이선스 심사에 쓸 궤도 수용력 평가, 배분 규칙, 국제 기구 설립. 3절에 나온 권고는 전부 데이터가 만들어지기 이전에 작동하는 규칙이다. 천문학은 관측 조건을 스스로 소유하지 않고, 그 조건은 사업자와 규제 기관이 정한다. 조건을 바꿀 수 없으면 데이터를 아무리 잘 다뤄도 회복되지 않는 부분이 남는다.

AI-Ready Data를 정제의 결과물로만 정의하면 이 층위가 보이지 않는다. 아래 세 물음은 논문에 없고, 수집 조건을 설계로 다루려 할 때 같은 순서로 짚어 볼 만하다.

우리 데이터에서 수집 이후에는 되돌릴 수 없는 오염이 무엇인가. 센서가 흔들린 구간, 동의를 받지 못한 채 수집된 기록, 애초에 기록되지 않은 조건 같은 것들이 여기 든다.
그 조건을 정하는 주체가 누구인가. 우리가 아니라면 계약과 규격과 표준 가운데 어디에 개입할 자리가 있는가.
수집 조건이 바뀐 시점을 기록해 두고 있는가. 이 논문이 2020년을 경계로 데이터를 갈라 세지 않았다면 밝기 분포가 통째로 옮겨 갔다는 사실 자체가 평균에 묻혔을 것이다.

저자 세 명 가운데 두 명이 IAU CPS 소속이고, 논문 검토에도 CPS 인사가 참여했다. 밝은 하늘을 문제라고 주장해 온 기구가 자기 소속 연구자를 통해 그 주장을 수치로 세운 셈이다. 데이터는 제3자가 운영하는 MMT9 공개 데이터베이스이고, 익명 심사자 두 명과 확률 계산 알고리즘에 대한 별도 검토가 사의에 함께 적혀 있다. 논문은 여기 담긴 견해가 국제천문연맹이나 NOIRLab·SKAO·ESO의 공식 입장은 아니라고도 밝혀 두었다. 결론을 통째로 의심할 일은 아니지만, 이해관계가 어디에 걸려 있는지는 알고 읽는 편이 낫다.

이 연구가 쓴 관측치는 MMT9 온라인 데이터베이스에서 누구나 받을 수 있지만, 밀도와 확률을 계산한 소프트웨어는 교신저자에게 요청해야 얻는다고 논문이 적었다. 재현 가능성이 한쪽만 열려 있다. 데이터가 공개돼 있다는 말이 계산까지 공개돼 있다는 뜻은 아니다.

Editor's Note

페블러스가 데이터 품질을 진단하면서 자주 받는 질문이 이 데이터를 어떻게 고치면 되느냐다. 고칠 수 있는 것과 고칠 수 없는 것을 먼저 갈라 두면 그다음 대화가 달라진다. 고칠 수 없는 쪽은 다음 수집을 어떻게 설계할지의 문제이고, 그 설계는 대개 데이터팀 혼자 정하지 못한다. 천문학이 지금 겪고 있는 일이 그 구도를 크게 확대해 보여 준다.

여기까지 읽어 주신 데 감사드린다. 원문은 arXiv:2609.02951에서 전문을 볼 수 있고, 이 글의 확률과 밀도는 논문 표 1부터 표 5까지에서, 계획 위성 수는 IAU CPS 집계에서 2026년 9월 6일에 직접 확인했다. 수집 조건을 문서로 남기는 방식을 이미 갖춘 팀이 있다면 어떤 항목을 적어 두는지 나눠 주시면 좋겠다.

R

참고문헌

핵심 논문

1.Mallama, A., Karpov, S., Cole, R. E. (2026). "The Impact of Artificial Space Objects on Optical Astronomy as Determined from 32 Million Photometric Observations." arXiv:2609.02951.

공식 문서

8.IAU Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky, and 40 co-authors (2024). "Call to Protect the Dark and Quiet Sky from Harmful Interference by Satellite Constellations." arXiv:2412.08244 — 1절, 6·7·8등급 기준의 출처.
9.IAU Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky (2026). "IAU CPS 홈페이지 콘스텔레이션 집계." 2026년 9월 6일 확인 — 3절, 계획 위성 2,330,652기 및 운용 위성 11,322기.
10.IAU CPS (2026). "G7 Sciences Academies Call for Action on Satellite Constellations." 2026년 6월 9일 — 3절, S7 보고서 「Large Satellite Constellations: Perspectives and Challenges」의 권고 내용.