중국 과학원, 일식물질방출 자동 3차원 재구성 신기법 개발

중국과학원 국가우주과학센터의 세방 연구팀은 이중 시점 일관기 관측 데이터와 기계학습 기술을 결합한 일관물질방출(CME) 자동 3차원 재구성 방법을 개발했다. CME는 태양에서 방출되는 대규모 플라즈마 구로, 행성간 공간으로 전파되며 지구의 위성·통신 시스템에 피해를 줄 수 있는 주요 공간 날씨 원인이다. 기존 방법은 연구자의 수작업 기반 특징 비교와 파라미터 조정이 필요해 시간과 인력이 많이 소요됐다. 이번에 개발된 방법은 컨볼루션 신경망을 활용해 이미지 특징을 자동 추출하고, 주성분 분석과 최대 클래스 간 분산 기법을 적용해 이중 관측 이미지에서 CME 위치를 정확히 식별한다. 이후 CME의 2차원 투영 이미지와 모델 예측 이미지 간 유사도를 측정하는 목표함수를 설정하고, 차분 진화 알고리즘을 통해 최적의 3차원 구조 파라미터를 도출한다. 이 방법을 활용해 연구팀은 약 97건의 CME 사건을 성공적으로 재구성하고, 2차원 관측과 3차원 재구성 결과를 비교 분석했다. 분석 결과, 2차원 관측에서 얻은 파라미터는 투영 효과로 인해 오차가 클 수 있음을 확인했다. 반면, 제안된 자동화된 방법은 수작업 없이 정확한 3차원 구조를 재현하며, 관측 이미지와 높은 일치도를 보였다. 이는 CME의 행성간 전파 시뮬레이션 초기 조건 제공 및 도착 예측에 유용할 것으로 기대된다. 향후 태양 극궤도 및 L5 지점 위성 데이터와 결합해 다각도 관측 연구를 확대할 수 있으며, 공간 날씨 예보 정확도 향상에 기여할 전망이다. 연구 결과는《천체물리학보 증보판》에 게재되었으며, 국가자연과학기금과国家重点研发계획의 지원을 받았다.