자기장측정기 (Magnetometer)

한국천문연구원은 우주환경에 의한 지구 자기장의 변화량을 측정하여 근지구우주환경 연구에 활용하기 위해 2007년부터 보현산 천문대에 지구자기장측정기를 설치하여 운용중이다. 기본적으로 태양에서 일어난 태양폭발의 영향이 지구에 도달해서 지자기 폭풍을 일으키는지를 지표에서 실시간으로 감시할 수 있는 장비로서 우주환경 예보에 필수적인 장비이다.

플럭스게이트 자기장 측정기(Fluxgate magnetometer)

지구자기장의 3축(H, D, Z) 각 성분의 변화량을 측정하는 장비이다. 급변하는 우주환경에 의한 지구 자기장의 변화량을 실시간으로 24시간 연속으로 측정하고 있는, 우주환경 연구에 가장 기본적인 관측 장비라고 할 수 있다. 무인으로 운용된다.

Sensor Type Ring core type
Measuring Range -65,000 nT ~ 65,000 nT
Resolution 0.01 nT
Temp. stability 0.2 nT/℃
Measuring Interval 1 second

프로톤 센서 자기장 측정기(Overhauser effect proton sensor)

지구자기장의 총량을 측정하는 장비로 플럭스게이트 자기장 측정기와 연계하여 운용중이다. 우주환경 변화에 의한 지구 자기장의 변화량 측정 정밀도 향상을 위한 관측을 수행하고 있다. 실시간으로 측정하고 24시간 연속 관측하며 무인으로 운용된다.

Sensor Type Overhauser effect proton recession
Measuring Range 30000nT∼70000nT
Resolution 0.3nT
Temp. stability 0.1nT
Measuring Interval 5 second

아래 그림은 플럭스게이트 자기장 측정기와 프로톤센서 자기장 측정기로부터 실시간으로 얻어지는 지구 자기장 값을 나타낸 그래프이다. 이 그래프는 한국천문연구원 우주환경 감시실에서 실시간으로 표출되고 있다. 맨 위에서부터 차례로 플럭스게이트 자기장 측정기의 각 성분(H, D, Z)과 프로톤 센서 자기장 측정기로부터 관측되는 지구 자기장 총량이 나타나 있다. 세 번째 단의 막대그래프는 보현산 지자기 측정기 값으로부터 계산한 지역적인 K 지수를 표현한 것이다. K 지수란 태양활동이 조용한 날의 지자기 일 평균 변화와 현재의 지자기 성분 차이를 3시간 간격으로 측정하여 0부터 9까지 등급화 시킨 지자기 상태를 나타내는 우주환경의 기본 지수 중 하나이다.

BOH Magnetic Field Data 2012-04-30 ~ 2012-05-01 [UTC]
플럭스게이트 자기장측정기
(맨위에서부터 세 번째 단)와 프로톤 센서 측정기(맨 아랫단) 관측값 데이터 표출 예시

MI 자기장 측정기(MI magnetometer)

지구자기장 변화값으로부터 파동을 검출해 내기 위해서 보다 넓은 주파수대역을 정밀하게 관측하는 자기장 스펙트럼을 관측하는 장비이다. 이 관측값을 퓨리에 변환하여, 지구 자기권의 파동 유무를 검출해 낼 수 있다.

Sensor Type Magneto-Impedance
Compensation Field Range ±80,000nT
Noise 1pT/√Hz
Measuring Interval 10 Hz
Data Record Format Binary 12byte/record
Operation System UNIX

아래 그림는 보현산 MI 자기장 측정기로부터 얻어지는 3축 자기장 값을 시간과 주파수 공간에서 나타낸 그림이다. 이 그림은 현재 한국천문연구원 우주환경감시실에서 실시간으로 표출되고 있는 화면이다. 그림에서 가로축은 시간을, 세로축은 주파수(Hz) 대역을 나타낸 것이며 컬러 스케일로 표현된 부분은 해당 주파수의 파워를 나타낸다.

BOH MI Sensor
보현산 MI 자기장 측정기로부터 얻어진 3축(X, Y, Z) 방향의 자기장 스펙트럼