블랙홀의 비밀… 우주의 신비… 과학으로 답한다

천문연 국내 유일 천문우주과학 정부출연연 4개 채널 우주전파 관측시스템 세계 최초 독자개발

[제45회 과학의 날 특집]대덕의 열정, 국부창출 엔진-한국천문연구원

▲ 천문대

'우주의 근원적인 의문에 대해 과학으로 답한다.'

한국천문연구원(원장 박필호)은 광학ㆍ전파ㆍ이론ㆍ관측 천문학과 함께 우주천문학 연구로 '우주에 대한 탐구'라는 순수과학적 측면에서의 연구뿐만 아니라 우주 관련 기술 개발을 담당하고 있는 국내 유일 천문우주과학 정부출연연구소다.

천문연은 최근 별의 탄생과 죽음, 은하 중심부에 있는 초거대 블랙홀 등의 비밀을 푸는데 획기적으로 이바지할 수 있는 발판을 마련했다.

우주전파를 4개 채널(22, 43, 86, 129)로 동시에 관측하는 시스템을 세계 최초로 성공했고, 이를 한국우주전파관측망(KVN)의 연세전파망원경에 설치해 오리온대성운에서 방출하는 우주 전파를 관측하는데 성공해 눈길을 끌고 있다.

한석태 박사팀이 개발한 이 기술은 특히 초고주파 영역인 86와 129 영역에서도 천체 관측이 가능하게 됐다는 점에서 세계 최고의 기술로 꼽힌다.

기존에 우주전파를 관측하면 하나의 주파수를 통해서만 관측할 수 있었던 반면 동시에 4개의 채널을 통한 관측이 가능해진 것은 이번이 처음이다.

이는 그동안 1개의 눈으로 우주를 보는 것에서 벗어나 4개의 눈으로 동시에 우주를 본다는 의미이며, 우주에 대한 정보를 훨씬 다양하게 얻을 수 있다는 장점이 있다.

22, 43, 86, 129 주파수 수대는 천체에서 방출하는 많은 정보가 담겨 있고 상대적으로 신호의 세기가 강한 주파수 영역이지만 선진국에서도 초고주파수인 86, 129의 우주전파 관측망을 구축하지 못했다. 이유는 초고주파수의 우주전파가 지구대기를 통과하면서 변형되는 것을 바로잡을 수 있는 기술 확보가 어려워 문제를 풀지 못했기 때문이다.

이번에 천문연이 독자적으로 개발한 4채널 우주전파 동시 관측 시스템은 상대적으로 저주파 수인 22의 우주전파가 지구대기를 통과하면서 변형되는 정보를 이용해 고주파수의 변형을 보정하는 초고주파 우주전파관측망의 핵심기술이라 할 수 있다.

이는 광학 관측 분야에서 레이저 등 인공의 광원을 이용해 대기의 움직임을 보정해주는 적응광학 기술과 비슷한 원리이며, 이러한 기술은 현재 국제 특허 출원 중이다.

KVN은 연세대와 울산대, 탐라대에 각각 직경 21m 전파망원경을 설치하고, 이 망원경들을 이용해 동시에 한 천체를 관측함으로써 한반도 크기(500㎞)의 전파망원경 효과를 구현하는 데 목적이 있다.

KVN은 원거리에 떨어져 있는 여러 대의 전파망원경을 네트워크화해 가상적인 하나의 거대 전파망원경으로 우주를 관찰하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 시스템(이하 VLBI)으로 정밀 천문 관측, 측지 및 지구물리 등의 연구를 위한 국가기반시설 운영과 동아시아 VLBI 연구센터의 중추적 구실을 하게 될 것으로 기대되고 있다.

권은남 기자 silver@