천문硏, 3채널 우주전파 동시 수신 가능 초소형 관측기기 개발

[이데일리 이연호 기자] 한국천문연구원은 우주전파를 광대역 3개 주파수 채널(18~26, 35~50, 85~116GHz)로 동시에 관측할 수 있는 초소형 우주전파 수신시스템을 세계 최초로 개발했다고 21일 밝혔다. 이 시스템의 가장 큰 특징은 세계 각 나라가 보유하고 있는 다양한 전파망원경에 손쉽게 설치해 전파천문 분야 연구에 곧바로 활용할 수 있다는 점이다.

한국우주전파관측망(KVN). 그래픽=한국천문연구원.

지난 2011년 한국천문연구원 한석태 박사가 이끄는 연구팀은 4채널(22, 43, 86, 129GHz) 동시 관측 우주전파 수신시스템을 세계 최초로 개발해 한국우주전파관측망을 구성하는 3개의 전파망원경에 설치했으며 이는 현재까지 국내외 전파천문학 연구에 활용되고 있다.

한국우주전파관측망(KVN)은 서울 연세대, 울산 울산대, 제주 탐라대에 각각 직경 21m 전파망원경을 설치하고 이 망원경들을 이용해 동시에 한 천체를 관측함으로써 한반도 크기(약 500km)의 전파망원경 효과를 구현하는 관측망이다.

하지만 이 시스템은 한국우주전파관측망의 전파망원경 구조에 적합하도록 설계돼 다른 전파망원경에는 설치하기가 어렵다. 이에 연구팀은 각 나라가 보유하고 있는 다른 전파망원경에 쉽게 설치할 수 있는 시스템 개발을 위해 지난 2015년 3월부터 본격적으로 초소형 광대역 3채널 동시 관측 우주전파 수신시스템 개발에 나섰다.

4채널이 아닌 광대역 3채널로 제작 방향을 잡은 것은 세계 대부분의 밀리미터파 전파망원경이 3채널 주파수 대역 위주로 관측하고 있기 때문이다. 광대역 3채널로 동시 관측한다는 것은 3개의 눈으로 동시에 우주를 본다는 의미이며 1개의 눈으로 우주를 보는 것에 비해 천체에서 방출되는 주요 분자선 등의 정보를 훨씬 빠르고 다양하게 얻는 장점이 있다. 또 초장기선 전파간섭계 망원경에 적용할 경우 다채널 동시 관측을 통해 대기 요동에 의한 신호의 위상 보정이 쉬워지므로 관측의 감도와 효율성을 동시에 높일 수 있다.

이번에 한국천문연구원이 개발한 수신시스템의 크기는 가로 600mm, 세로 980mm로 지난 4채널 동시 관측 우주전파 수신시스템보다 무려 3배 이상 줄어들었다. 이에 각 나라가 보유 중인 전파망원경에 쉽게 설치할 수 있을 뿐만 아니라 운용이 쉽고 제작 및 운용비용도 낮아진다.

한국천문연구원은 개발한 수신시스템을 지난달 6일 스페인에서 개최된 유럽전파천문학학술대회(2018 European VLBI Network symposium)에서 공개했다. 현재 핀란드, 이탈리아, 미국, 독일 등 각 나라로부터 문의가 쇄도하고 있으며 시스템 제작에 대한 구체적인 협의가 활발히 진행되고 있다는 전언이다.

한국천문연구원 한석태 박사는 “이 시스템이 각 나라 전파망원경에 설치돼 한국우주전파관측망과 함께 관측에 활용된다면 고감도, 고분해능으로 초미세 구조의 별과 은하에 대한 관측연구가 가능해진다”며 “초소형 광대역 3채널 동시 관측 우주전파 수신시스템을 활용한 독창적인 관측기법은 향후 국제 전파천문 관측기법의 표준으로 자리매김할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.