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소정 탁
5 years ago
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1 Globe at Night - Sky Brightness Monitoring Network 한국천문연구원2017년교원천문연수 중급과정 - 별볼일있는밤하늘 김용기교수충북대학교천문우주학과 한국천문연구원 2017 년 1 월 17 일 1 부 : 별볼일있는밤하늘그리고빛공해 2 부 : 밤하늘밝기측정모니터링 3 부 : 빛공해관련체험프로그램 1

2 1부: 별 볼일 있는 밤하늘과 빛공해 별볼일있는밤하늘 천문연 정교사 연수 빛 공해의 현실 별볼일있는밤하늘 천문연 정교사 연수 2

3 빛공해의현실 빛공해의현실 한국 인류의 80% 가 Skyglow 의영향을받고있다 인류의 1/3 이은하수를볼수없는환경에서살고있다 3

4 빛공해의현실 빛공해의현실 4

5 야경의정의 수세기동안야경은달과별들이었다. 보름달일때야경은상당히밝았을것이고, 초승달일때는약간어두웠을것이다 지난 100 년동안도시에거주하는사람들에게야경은조명이밝혀진건물들, 가로등이비추고있는거리들그리고빈공간들로구성되어졌다 절충안이존재할까? 조명의역사 거리조명은약 300 년전부터시작되었다 나무기둥위에설치된기름램프가사용됨 18 세기초기 : 기둥과램프가무쇠로된기름램프가사용됨 19 세기초 : 가스램프가사용되기시작 20 세기 : 전기램프 ( 전등 ) 이널리사용됨 5

6 현대의야외조명 가로등 철로조명 공원 운동장 주차장 조경 주택조명 빌딩조명 횡단보도와자전거도로조명 야외조명의목적 야간에안전한환경을제공 공원과산책로들을야간에도사용가능 역사적인건물이나주목할만한현장들을더두드러지게함 도로와교차로에서교통을원활하게함 6

7 빛공해란? IDA (International Dark-Sky Association) 의정의 1. 기능을제대로하지못하는낭비되는조명 Sky Glow ( 하늘의밝아짐 ) Glare ( 너무환한조명 ) 2. 목적하지않은곳으로향하는인공조명 Trespass ( 이웃집창문에서새어나오는불빛 ) Clutter 하늘로향하는불빛 빛공해 인공조명으로부터직접위로향하는빛또는에어로졸 ( 구름, 안개 ) 또는대기중의공해입자에의해산란되어위로향하는낭비된빛 7

8 야외조명 야외조명의조건 가시성을좋게해야한다 ( 시야를방해하면안된다 ) 눈부신빛을만들지말아야한다 야외조명은야경의일부이지전부는아니다 다른사람의소유물에방해하지않아야한다 기본설계가종합적으로되어야한다 8

9 야외조명의조건 안전한환경을제공해야한다 자동차, 자전거그리고보행에안전한경로를만들어주어야한다 야외공간을잘활용할수있도록도와주어야한다 차폐조명들 9

10 차폐조명의중요성 차폐되지않은조명이만들어내는것들 야광 (Sky Glow) 눈부신빛 (Glare) 문제가되는조명 10

11 차폐되지않은조명은에너지낭비 필요이상으로흘러나오는빛은에너지를낭비할뿐만아니라경제적인손실을야기한다 환경에대한책임을다하는야외조명은이런낭비를줄여주고경비도줄여준다 불필요한조명의예 ( ): 지붕을비추는불필요한조명은전기료만많이나오게한다 ( 주차장의안전을보장해주지않는다 ) 차폐되지않은조명은안전하지않다 밤에학생들이안전하게다닐수있도록길의오른쪽에눈부신조명이설치되었다 11

12 학생은어디로걸어갔나? 야생동물에부정적인영향 동물과식물은 24 시간사이클에근거한리듬으로살아간다. 밤에너무많은인공조명은야생동물과물고기들의방향감각을흐트러뜨리게된다 이동, 짝짓기, 음식물을찾아나서기그리고잠자는것들에영향을미친다 12

13 인간의건강에악영향 침실에빛이들어오면수면패턴을방해한다 눈에밝은빛이비치면눈이부시게되어야간식별능력이감소된다 생체시계에어떤영향을주는지에대한연구가진행되고있다 천문학에부정적인영향 빛공해는우리의가장큰자연실험실의하나인밤하늘에부정적인영향을끼친다 주요공장들은유용함을제공하기도한다 : 휴대폰기술 X- 선, MRI 촬영과의학적영상 위성통신 13

14 어떻게해야할까? 어떻게해야할까? 야외조명은차단되거나또는차폐되어져야한다. 빛이 90 도이상을비추게하면안된다 완전히차폐된조명을새로구입하거나보강해야한다 사용자타이머나딤머스위치또는모션센서등을사용한다 주차장또는가정에서의모션센서는해가지고동이틀때까지운동이감지될때조명이켜지게한다 14

15 조명 차폐조명과차폐되지않은조명의예 15

16 잘못매입된조명과잘매입된조명 공항의완전히차폐된조명 16

17 현금인출기의차폐되지않은조명 차폐되지않은조명의전형적인형태인수은등조명 17

18 차폐된조명이어떻게눈부심을작게할까? 완전차폐된거리조명의시험장소 ( 모트리올 Ville St- Laurent 지역 ). ( ) 차폐되지않은조명의예 2 부 : 밤하늘밝기측정모니터링 SQM 이용한 NSB 모니터링 18

19 밤에본지구 조명으로밝혀진세계 Credit: NASA Earth Observatory/NOAA NGDC 밤에본지구 (2012) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: NASA Earth Observatory/NOAA NGDC 19

밤에본지구 - 한국 (2014) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and Analysis

Photography of Earth http://earthobservatory.nasa.gov/iotd/view.php?

20 밤에본지구 - 한국 (2014) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center, The Gateway to Astronaut Photography of Earth 밤에본지구 - 한국 (2014) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center, The Gateway to Astronaut Photography of Earth 20

Earth 밤에본지구 한국, 서울 (2016 년 4 월 ) 한강 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and

21 밤에본지구 한국, 서울 (2014) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center, The Gateway to Astronaut Photography of Earth 밤에본지구 한국, 서울 (2016 년 4 월 ) 한강 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center, The Gateway to Astronaut Photography of Earth 21

of Earth 밤에본지구 한국, 제주 (2011) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and

22 밤에본지구 한국, 부산 (2012) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center, The Gateway to Astronaut Photography of Earth 밤에본지구 한국, 제주 (2011) 별볼일있는밤하늘 - 천문연정교사연수- Credit: Science and Analysis Laboratory, NASA-Johnson Space Center, The Gateway to Astronaut Photography of Earth 22

brightness contrast of night sky NSB: Measured light intensity of the zenith sky at night Combination of the

23 빛공해와밤하늘밝기 (Night Sky Brightness,NSB) Sky glow Scattering of artificial light by cloud, aerosol, and suspended particulates in the atmosphere Spreading light pollution effects to greater distance Decreasing the brightness contrast of night sky NSB: Measured light intensity of the zenith sky at night Combination of the scattered light from artificial lighting sources and natural emissions (airglow, zodiacal/star/galactic light, etc) 23

24 밤하늘밝기 (NSB) 인공조명 : Follow routine pattern of operations nightly Vary according to land utilization, population, etc Scattered city light from cloud 자연방출 : Moonlight: major natural light source Low in intensity: airglow (emissions from atoms and molecules ionized by solar radiation), integrated starlight, diffuse galactic light, extragalactic background light, etc 밤하늘밝기측정 1. Astronomical photometry Traditional way: telescope + CCD sensor NSB is estimated by brightness of star-free regions on CCD images Advantages: Small photometric error ( ±0.1 mag arcsec -2 ) Multiple bands measurement Wide range of field-of-view Disadvantages: Highest cost (personnel, equipment) Low geographical (at the observatory) & temporal (relatively few observations per nights) coverages 24

25 밤하늘밝기측정 2. Night-time remote sensing data: Operational Linescan System, Defense Meteorological Satellite System (OLD-DMSP) Day-Night Band, Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (DNB- VIIRS, Suomi National Polar-orbiting Partnership) International Space Station (ISS) Aerial photos by aircrafts Advantages: Identify sources of light pollution Large geographic coverage (from regional to global scale) Disadvantages: Low temporal coverage Challenging absolute/relative calibration over the large spatial coverage and over time International Workshop on Night Sky Brightness Measurements Korea, Globe at Night - Sky Brightness Monitoring Network 밤하늘밝기측정 3. Dedicated devices DigiLum luminance meter, Mark Light Meter, Sky Quality Meter (SQM), etc Advantages: Balance between accuracy (±0.1 mag arcsec -2 ) and cost ( USD 300 per unit) Easy to use High data sampling frequency (several seconds) Disadvantages: Single band measurement An average of the spatial variations of night sky International Workshop on Night Sky Brightness Measurements Korea, Globe at Night - Sky Brightness Monitoring Network 25

26 SQM-LE 를이용한 NSB 측정 Sky Quality Meter Lens Ethernet (SQM-LE) Gives NSB in the unit of mag arcsec -2 Claimed accuracy of ±0.1 mag arcsec 2 Credit: Unihedron Measuring NSB by SQM-LE Custom-made housing 26

27 Result highlights - Night sky brightness depends on location Result highlights - Night sky brightness depends on time TST (urban) WTS (urban) TSW (urban) GFS (not classified, airport) iobs (rural) AP (rural) 27

28 Result highlights - moonlight impacts on rural NSB observations 밤하늘밝기측정 홍콩대학의모니터링네트워크의확장 : 다른지역에서 NSB 를측정 측정자료를이용하여한가지방법으로분석 자연적인요소와인공적인요소들에대해 NSB 가어떤의존성을보이는지연구 지역에서측정된관측자료를가지고지역적인문제로서빛공해를연구하고, 그해결책을강구하기를바라는마음으로... 28

University of Hong Kong The Globe at Night project, National Optical Astronomical Observatory (NOAO)

29 The Globe at Night - Sky Brightness Monitoring Network (GaN-MN) Co-organizers: Office of Astronomy Outreach, International Astronomy Union (IAU) National Astronomical Observatory of Japan The University of Hong Kong The Globe at Night project, National Optical Astronomical Observatory (NOAO) The Global at Night - Sky Brightness Monitoring Network in Korea SQM 설치 NSB Korea SQM 자료분석 NSB 측정방법 별밤보존캠페인 29

밤하늘밝기측정기기 (SQM-LE) 를이용한모니터링 1 밤하늘밝기측정기계 SQM-LE 장비 : Sky Quality Meter Lens Ethernet (SQM-LE) 사양 - Ethernet 연결 (LAN 으로연결가능

(9.1 6.6 2.8 cm) - 5-6V DC adapter 사용 - mag arcsec-2 범위의밤하늘밝기측정 - 오차 ±0.

영양군 YEONGYANG-GUN SQM-L : $134.99US SQM-LE : $249.99US, $289.94US, $349.94US http://unihedron.

30 밤하늘밝기측정기기 (SQM-LE) 를이용한모니터링 1 밤하늘밝기측정기계 SQM-LE 장비 : Sky Quality Meter Lens Ethernet (SQM-LE) 사양 - Ethernet 연결 (LAN 으로연결가능 ) - 광센서 : TAOS TSL237 Light-to-Frequency Converter (320 ~ 700nm 파장대의빛감지 ) - 근적외선차단필터 : Hoya CM 크기 : in. ( cm) - 5-6V DC adapter 사용 - mag arcsec-2 범위의밤하늘밝기측정 - 오차 ±0.1 mag arcsec-2 의정확성 - SQM-LE 는특정파장대역 (320~700nm) 의빛을감지하는데스펙트럼에반응하는 SQM 의함수그래프와양자효율, 필터투과율등을비교정밀함확인. 영양군 YEONGYANG-GUN SQM-L : $134.99US SQM-LE : $249.99US, $289.94US, $349.94US SQM-LE 설치 데이터수집을위한 3G 모바일네트워크사용 3G SIM card ( 고정 IP 필요 ) + 모뎀 + 공유기 장점 - 서버로부터실시간으로데이터저장 - 비용절감 : 야외에서데이터전송, 컴퓨터로측정가능 단점 - 큰하우징시스템구축필요. ( 방수등 ) - 높은설치비용 ( 고정 IP, 하우징시스템구축 ) - 네트워크범위가필요하며, 기상이변에따른네트워크의불안정 60 30

홍콩대학의측정데이터활용 1 홍콩대학연구팀 (Hong Kong Night Sky

5 mag 도시민들의생활패턴조사 ( 야간활동, 수면, 평일과휴일에관한 )

31 홍콩대학의측정데이터활용 1 홍콩대학연구팀 (Hong Kong Night Sky Brightness Monitoring Network) 연구활동 일본및홍콩, 유럽, 미국에서밤하늘평균밝기를 18 조사하여 mag arcsec-2 밝기데이터를이용한여러가지연구활동을진행중 NSB = -41 mag 오차보정 달빛에일반적인의한영향밤하늘보정밝기곡선 구름의영향보정 ( 구름이있을경우주변빛의산란으로밝기증가 ) 투명도고려 진행가능한조사및연구연말이벤트 불꽃축제및불빛축제등여러가지빛관련행사관련조사연구연말밤하늘 밝기지구촌곡선불끄기캠페인동안감소하는NSB 밝기= 조사 22.5 mag 도시민들의생활패턴조사 ( 야간활동, 수면, 평일과휴일에관한 ) 도시와NSB 농촌 = 등의 37.3 밤하늘 mag밝기비교 밤하늘밝기와 지구촌사람에게불끄기미치는캠페인영향에관한조사 밤하늘밝기에 ( 매년따른 3월천체관측의마지막주토요일연관관계, 20:30~21:30) 등. 영양군 YEONGYANG-GUN 61 각국의설치장소및측정데이터 1 아시아각국의사례 영양군 YEONGYANG-GUN 62 31

각국의설치장소및측정데이터 1 아시아각국의사례 Condition: Clear Moon Unknown Commercial lighting < 대만국립칭화대학교 > 영양군 YEONGYANG-GUN 63 영양반딧불이천문대밤하늘밝기측정데이터 NSB NSB (2015 02 04 (2015

25 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 20 22 25 17:00 17:00 18:00 18:00 19:00 19:00 20:00 20:00 21:00 21:00

32 각국의설치장소및측정데이터 1 아시아각국의사례 Condition: Clear Moon Unknown Commercial lighting < 대만국립칭화대학교 > 영양군 YEONGYANG-GUN 63 영양반딧불이천문대밤하늘밝기측정데이터 NSB NSB ( ( ~ , , ~ , NEWMOON) FULLMOON) YFAO) NSB ( 날씨의영향 ) :00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7: :00 17:00 18:00 18:00 19:00 19:00 20:00 20:00 21:00 21:00 22:00 22:00 23:00 23:00 0:00 맑음 0:00 1:00 눈 ( 흐림 ) 2:00 3:00 4:00 4:00 5:00 5:00 6:00 6:00 7:00 7:00 NAOJ YFAO 상현 CNUO 보름 NTHU 하현합삭 TAM HKU 영양군 YEONGYANG-GUN 64 32

33 ~ 영양대전영월천안충주곡성 :00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 33

34 3 부 : 빛공해와 NSB 관련체험프로그램 별볼일있는밤하늘을위하여... GlobeatNight 캠페인프로그램 SQM 이용한 NSB 측정체험프로그램 밤하늘밝기측정체험프로그램 1. GlobeatNight 캠페인프로그램 Globe at Night( : Globe at Night 캠페인번역 체험프로그램개발 : Globe at Night의 Dark Skies Rangers를활용한빛공해체험프로그램개발 34

35 체험프로그램 영양군 YEONGYANG-GUN 69 체험프로그램개발의예 강의진행과정강의내용강의시간 Dark skies Awareness 위성사진및상황별관측결과를활용하여밤하늘에대한인식고찰 10 분 빛공해 빛공해 의이론설명과빛공해방지대책의소개 10 분 Globe at Night 활동방법소개 5 분 별자리스카이프로그램을활용하여별자리찾는법교육 10 분 실습진행 결과보고 활동지를배부하여별자리찾기및실제 Globe at Night 활동진행 실습결과를보고하고다른보고자료와의비교및분석을통해 Dark Sky 와빛공해를경험적으로인지 30 분 15 분 35

36 Globe at Night 보고자료 Globe at Night 보고자료 36

37 Globe at Night 보고자료 37

38 Globe at Night 보고 Globe at Night 활동방법 38

제49회 부산과학전람회

제49회 부산과학전람회 작품번호 1507 출품분야학생부출품부문지구과학 2012. 07. 10 구분성명 출품학생 지도교사 윤정관 이경훈 그림 1> 전세계광해분포지도 (Globe at Night 포스터 ) - 1 - 그림 2> 우리나라의광해분포지도 (Cinzano et al., 2001) - 2 - - 3 - 그림 3> 광해에의한하늘밝아짐이천체관측에미치는영향 (Stellarium