하늘 전체를 100가지 색깔로… `컬러 우주영상` 시대 열린다

천문연-미 NASA 등 우주를 100개 색깔로 관측
우주생성 비밀 및 생명체 존재 행성계 탐사에 활용
한국과 미국 연구진이 100가지 색깔로 천체 영상과 분광 정보를 동시에 얻을 수 있는 우주망원경 개발에 첫 발을 내딛는다. 우주망원경은 지구 대기에 의한 손실로 관측이 어려운 적외선 천체 관측뿐 아니라, 영상 분광기술을 이용해 특정 천체는 물론 전체 하늘을 100개의 파장에서 사진을 찍듯 우주 영상정보를 얻을 수 있어 대규모 우주탐사 관측에 널리 쓰일 전망이다.

한국천문연구원은 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL), 미국 캘리포니아공대(칼텍) 등과 함께 '전천(全天) 적외선 영상분광 탐사 우주망원경(SPHEREx)' 제작에 착수한다고 6일 밝혔다.

SPHEREx는 2016년 천문연이 칼텍과 국제공동연구 기획을 바탕으로, NSAS에 개발을 제안해 시작됐다. NASA는 2019년 이 제안서를 선정하고, 지난해 10월 예비설계 결과를 평가한 후, 이날 최종 승인했다. 특히 SPHEREx는 적외선을 투과하는 선형분광필터를 사용하는 영상분광 기술을 이용해 세계에서 처음으로 전천 영상분광 탐사 임무를 수행한다. 또한 천문연이 차세대 소형위성 1호의 과학탑재체(NISS)에 최초로 적용한 '선형분광필터'를 사용한다.

영상분광 기술은 넓은 영역을 동시에 관측하는 '영상관측'과 개별 천체의 파장에 따른 밝기 변화를 측정하는 '분광관측'을 통합한 것으로, SPHEREx를 활용하면 우주에 존재하는 약 20억 개에 달하는 개별 천체의 전천 분광자료를 얻을 수 있다.

SPHEREx의 관측 영상과 각 천체의 방출 스펙트럼을 재구성하면 우주의 3차원 공간 정보를 얻을 수 있다. 이는 빅뱅 직후 우주 급팽창에 의한 우주생성 이론과 은하 형성 및 진화 정보를 담은 적외선 우주배경복사의 수수께끼를 푸는 실마리가 될 것으로 예상된다.

또한 우리 은하와 우주에 얼음상태로 존재하는 물과 이산화탄소 등의 분포 지도를 작성해 지구와 같이 생명체가 존재할 수 있는 행성계 탐사 연구에 기여할 수 있다는 게 천문연 측의 설명이다.

SPHEREx의 주관기관은 칼텍을 포함해 NASA JPL, 볼 에어로스페이스 등 12개 기관이며, 이 가운데 천문연은 해외 기관 중 유일하게 참여한다.

천문연은 망원경의 우주환경시험에 사용될 극저온 진공챔버 개발과 테스트를 주도하고, 관측자료 분석 소프트웨어 개발 및 핵심 과학연구 등에 참여할 예정이다. 주관기관인 칼텍은 적외선 관측기기와 자료처리 파이프라인을 개발하고, NASA JPL은 미션 운영과 탑재체 개발 조립, 볼 에어로스페이스는 위성체 제작을 각각 맡는다.

SPHEREx를 는 2024년 태양동기궤도로 발사돼 2년 6개월 동안 4회 이상의 전천 분광 탐사 임무를 수행할 예정이다.

한국측 연구 책임자인 정웅섭 천문연 박사는 "과거 차세대 소형위성 1호 과학탑재체인 NISS의 독자 개발 경험이 밑거름이 돼 SPHEREx 공동개발에 유일한 국제 연구기관으로 참여하게 됐다"고 말했다.

이창윤 과기정통부 거대공공연구정책관은 "영상분광 관측기술은 이번 SPHEREx 우주망원경뿐 아니라, 자원탐사, 기후·자연재해 감시 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 최첨단 기술"이라며 "미래 우주개발을 선도할 수 있는 핵심기술 확보를 위해 세계적 수준의 연구기관과 공동연구를 지속적으로 확대해 나가겠다"고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr