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25m 거대망원경, 제2의 지구 찾는다




한국이 미국, 호주와 함께 공동개발하고 있는 거대마젤란망원경(GMT)은 구경 25m로 지름 8.4m짜리 거울 7장을 붙인 형태다. 사진 제공 GMT-카네기 천문대


2018년 칠레 천문대에 한국 미국 호주 공동 건설


“20여 년 전 대학원을 막 졸업했을 때였죠. 구경 4m 천체망원경으로 60억 광년 떨어진 은하를 관찰했는데, 지금도 그때의 감동을 잊을 수 없어요. 그런데 10년 뒤면 구경 25m 천체망원경이 생깁니다. 우주의 어떤 신세계가 펼쳐질지 벌써부터 흥분됩니다.”

한국과학기술한림원과 한국천문연구원이 주최한 ‘거대망원경과 한국천문학의 새로운 도전’ 심포지엄 참석차 방한한 패트릭 매카시 거대마젤란망원경(GMT) 사무총장은 2018년 칠레 라스카파나스에 들어설 GMT에 큰 기대를 나타냈다.




●10m급 망원경 시대 저물어


GMT는 지름 8.4m짜리 원형 렌즈 1개를 중앙에 놓은 뒤 똑같은 렌즈 6개를 둘레에 붙여 만든다. 지름만 25m로 2018년 완공되면 세계 최대 광학망원경이 된다. 한국은 7억4000만 달러(약 870억원)를 투입해 미국, 호주와 함께 GMT를 공동개발하고 있다.

현재 세계 최대 광학망원경은 스페인 카나리아제도 라 팔마섬에 있는 카나리아대형망원경(GTC)이다(해발 2400m 높이). 정육각형 모양의 거울 36개를 벌집처럼 이어 붙여 만든 이 망원경은 지름 10.4m다.

GTC 이전까지는 하와이의 해발 4200m 높이 마우나케아산에 있는 켁(KECK)이 세계에서 가장 큰 광학망원경이었다. 켁은 1.8m짜리 거울 36조각을 이어 붙여 지름 10m의 렌즈를 만든 뒤 이 렌즈 2개로 만든 쌍둥이 망원경이다. 1993년과 1998년 켁이 건설됐을 때 천문학계에서는 지름 10m급 천체망원경이 처음 등장했다며 흥분의 도가니에 빠졌다. 켁은 이후 지름 10m 이상의 거대망원경 건설 붐을 일으키며 거대망원경의 ‘아이콘’ 역할을 했다.





한국천문연구원 박병곤 광학·적외선 천문연구부장은 “약 30년을 주기로 망원경 지름이 2배로 늘어나고 있다”면서 “GTC가 지름 10m급 천체망원경의 마지막 세대를 장식하고 GMT를 시작으로 지름 20m급 이상 거대망원경의 시대가 올 것”이라고 말했다.

현재 미국 캘리포니아공대 등은 지름 30m짜리 TMT(Thirty Meter Telescope)를, 유럽천문대는 지름 42m짜리 E-ELT(European Extremely Large Telescope)를, 그리고 스웨덴 룬드대를 주축으로 한 유럽컨소시엄은 지름 50m의 거대한 망원경 Euro50을 구상하고 있다. TMT는 2015년, E-ELT는 2017년, 그리고 Euro50은 2018년 완공을 목표로 하고 있다.



 



●8.4m짜리 감자칩을 깎아라


망원경 지름을 키우는 일은 기술적으로 매우 어렵다. GMT의 경우 지름 8.4m짜리 거울 하나의 모양은 감자칩처럼 약간 휘어져 있는데, 거울 크기가 미국 대륙만하다고 할 때 가장 높은 언덕이 4cm를 넘지 않을 만큼 정밀하게 깎아야 한다. 현재 단일 거울 지름으로는 8.4m가 가장 긴데, 이 한계를 쉽게 뛰어넘지 못하는 이유도 거울을 깎는 기술이 너무 어렵기 때문이다.

거울 7개를 붙여 초점을 맞추는 일도 쉽지 않다. 매카시 사무총장은 “거울 2개로 상을 하나 만들 때도 오차가 550nm를 넘지 않아야 한다”면서 “거울 7개로 상을 하나 만드는 일은 기술적으로 상당히 어렵다”고 설명했다.

해발 1000m 이상 높은 산에 들어서는 천체망원경은 건설 과정에도 애로사항이 많다. 해발 2550m의 라스캄파나스 천문대에 들어설 GMT의 경우 지상에서 8.4m짜리 거울을 옮기기 위해선 소위 007작전을 펼쳐야 한다. 파손의 위험이 있어 헬리콥터를 이용할 수 없기 때문에 충격과 진동을 흡수하는 특수 트럭에 거울을 실은 뒤 시속 1km의 느린 속도로 산꼭대기까지 올라가야 한다.




●우주의 기원과 생명의 기원을 찾아


그럼에도 세계적으로 거대한 천체망원경을 건설하는 이유는 그만큼 먼 우주를 관측할 수 있기 때문이다. 매카시 사무총장은 “GMT가 설치되면 태양계와 비슷한 외계행성계로부터 초기 우주에 이르기까지 지금껏 인류가 보지 못한 우주의 깊은 곳을 보게 될 것”이라며 “우주의 기원과 생명의 기원 연구에 새로운 활력을 불어넣을 것”이라고 말했다.

한국도 GMT 건설 참여로 한국 천문학 수준이 한 단계 도약할 것으로 기대하고 있다. 다른 분야로 기술 이전 효과도 있다. 박 부장은 “GMT는 전기전자, 광학, 제어기술 등 첨단기술의 집약체”라면서 “GMT에 쓰인 기술이 국방, 의료 등 다른 분야에 활용될 것”이라고 말했다.

 

 

 



이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com



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