유럽과 미국 등 선진국은 대형광학망원경 개발 경쟁
망원경은 천문학의 기본…우리나라는 30년이상 뒤져
망원경 해상도 높여 천문학 연구 발전시켜야
망원경은 천문학의 기본…우리나라는 30년이상 뒤져
망원경 해상도 높여 천문학 연구 발전시켜야
![[포럼] 우주 경쟁의 출발점](http://contents.dt.co.kr/images/201503/2015030202103851607001[1].jpg "[포럼] 우주 경쟁의 출발점")
천문학계는 더 멀리 있는 천체나 더 어두운 천체를 관측하기 위하여 부단히 노력하고 있다. 이를 통해 지구 주위를 맴돌고 있는 위험한 물체를 사전에 찾아 대비책을 마련하고, 외계에 생명체가 있는지 조사하며, 우주의 전체 모습과 역사를 파악하고자 한다. 이를 위하여 더욱 더 크고 성능 좋은 망원경을 개발해 왔다. 광학망원경 분야에서는 1990년대에 구경 8~10m급 망원경을 건설했으며, 그 이후로 차세대 거대망원경을 개발하고 있다. 망원경 분야는 미터 급의 초대형 광학의 수준을 넘어, 이제는 수십 미터 급의 거대 광학으로 발전하고 있다.
지상용 광학 천체 망원경을 크게 만들려는 이유는 집광력과 해상도를 높여 지금까지 보지 못한 어두운 별을 보거나 좀 더 자세히 우주를 관측하기 위해서다. 망원경의 집광력은 거울의 면적, 즉 반지름의 제곱에 비례해서 좋아지고 해상도는 반지름에 비례한다. 현재 선진국들은 대형광학망원경 분야에서 각축전을 벌이고 있다. 유럽은 직경 39m 망원경인 E-ELT(European-Extremely Large Telescope)를 개발하고 있고, 미국은 직경 30m 망원경인 TMT(Thirty Meter Telescope)를 개발하고 있다. 미국의 또 다른 대형망원경인 거대마젤란망원경(Giant Magellan Telescope)은 최대 직경이 25m로 2019년을 목표로 개발하고 있다. 이 가운데 우리나라는 거대마젤란망원경 개발 사업에 참여하고 있다. 이렇게 거대한 망원경을 이용하면 허블망원경이 지금까지 찍은 가장 오래된 우주보다도 더 먼 빅뱅 뒤 7억년 사이의 우주 모습을 볼 수 있을 것으로 예상한다.
하지만 크기만 크다고 무조건 해상도가 높아지는 것은 아니다. 먼 우주에서 오는 별빛은 대기를 지나면서 대기의 흔들림으로 인해 그 빛도 같이 흔들려 깨끗한 상(像)을 얻기가 어렵기 때문이다. 따라서 흔들리는 별의 상을 보상하여 원상 복원이 가능도록 도와주는데 적응광학계(adaptive optics)가 많이 사용된다. 이 적응광학계는 원래 미국에서 1970년대에 군사적인 목적으로 개발하였던 것을 1980년대 말 천문학 쪽으로 응용분야가 확대되면서 기술이 꽃을 피운 분야이다. 적응광학계는 강한 레이저 빛(sodium laser)을 90㎞ 상공으로 쏘아 그 영역에 많이 존재하는 Na 원자와 공진하여 가상의 별빛을 만들어 내는 장치와, 이 가상의 별빛을 관측하여 깨끗한 상을 만들어내는 변형거울(deformable mirror)로 구성된다. 가상의 별빛은 점광원 역할을 하므로 변형거울로 망원경으로 관측된 가상의 별빛이 다시 점광원이 되도록 재현을 하면 그 주위에 있는 다른 별들의 영상도 같이 좋아지는 원리를 이용한 것이다.
하지만 지상에서 좋은 해상도를 얻기 위하여 노력해도 대기의 흡수효과 때문에 X-선, 감마선, 자외선, 적외선 일부 등은 지상에서 볼 수 없다. 이를 극복하기 위해서는 우주에 대형 반사경을 띄어 올리는 수밖에 없다. 우주용 천체망원경의 대표가 1990년 4월25일에 디스커버리 우주왕복선에 실려 발사된 허블망원경으로 직경 2.4m 반사경이 사용됐다. 이 망원경은 자외선, 가시광선 및 근적외선까지의 영역을 사용하여 수많은 중요한 천체사진들을 찍어 지상에 전송하여 역사상 가장 유명한 천체 망원경 가운데 하나가 되었다.
우리나라는 세계의 경제적 위치나 천문학의 수준에 비교하여, 보유하고 있는 망원경은 보잘 것 없는 수준이다. 전세계적으로 8~10m 크기의 초대형 망원경 15기가 운영되고 있고 우리와 경제 수준이 비슷한 스페인과 남아프리카공화국도 구경 10m의 초대형 망원경을 각각 보유하고 있다. 반면에 우리는 구경 1.8m 보현산 망원경이 국내 최대 크기이다. 천문학의 주요 척도인 망원경의 크기로만 보면 30년 이상 뒤처져 있다고 보겠다.
KRISS 산업측정표준본부 우주광학센터는 국내에서 유일하게 직경 1 m 급 대형 비구면 반사경을 정밀하게 가공하고 평가할 수 있는 기술을 보유하고 있다. 이 기술을 바탕으로 2014년도에는 해상도 0.5 m 구현이 가능한 직경 1m 인공위성용 반사경을 항우연과 같이 국산화에 성공하였고 거대마젤란망원경에 사용될 직경 1m 부경시스템을 천문연과 개발 중에 있다. 또한 지상용 천체망원경의 해상도를 높이기 위한 적응광학계용 변형거울 개발도 같이 진행하고 있다. 이를 통하여 선진국에 뒤쳐져 있던 지상용 천체망원경이나 우주용 망원경 분야에서 빠르게 선진국을 추격하고 있다.
양호순 한국표준과학연구원 우주광학센터장
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