우리얘기

한국천문연구원이 일본국립천문대와 세계 최대 우주관측사업인 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) 프로젝트 협력을 위한 MOU를 체결했습니다.

◆ ALMA란?

ALMA는 전세계 전파천문학계가 공동으로 건설하고 있는 밀리미터/서브밀리미터(84GHz~950GHz) 파장대역에서 운영될 초거대 전파간섭계(Radio Interferometer)입니다.

ALMA는 칠레 안데스 산맥에 위치한 고도 5000m의 자흐난또르 평원(Chajnantor Plain)에 건설되고 있습니다.

ALMA 프로젝트는 총 54기 직경 12m 전파망원경과 12기 직경 7m 전파망원경으로 구성됩니다.

이 중 주 어레이는 50기의 12m 전파망원경으로 구성되고, 콤팩트 어레이는 4기의 12m 전파망원경과 12기의 7m 전파망원경으로 구성됩니다.

완성된 ALMA 상상도. 54기의 직경 12m와 12기의 직경 7m 전파망원경으로 이루어지는 ALMA는 16km 범위에 설치된다.

◆ ALMA의 기획

ALMA 사업은 2001년에 시작됐습니다.

당초 미국, 유럽연합, 일본은 각각 서브밀리미터 파장 대에서 운영되는 거대 전파간섭계를 건설할 계획이었는데, 경제적인 이유 등으로 이들 계획이 통합되면서 ALMA가 탄생했습니다.

2004년 ALMA 건설이 시작됐고, 2009년에 ALMA 사이트에 도착한 세 기의 안테나를 이용해 우주전파신호 검출에 성공했습니다.

현재 계획으로는 2013년부터 66기 안테나로 구성된 ALMA의 정상운영이 시작될 예정입니다.

ALMA 건설에 투입되는 건설 비용이 약 12억 달러(1조 5000억 원)로 천문학 역사상 가장 큰 규모의 관측시스템입니다.

ALMA의 운영비도 매년 건설비의 1/10 정도가 될 것으로 예상됩니다.

ALMA 건설과 운영에는 유럽, 북아메리카, 동아시아 컨소시엄이 각각 37.5%, 37.5%, 25.0% 지분으로 참여하고 있습니다.


◆ ALMA 성능

ALMA는  현재 서브밀리미터 영역에서 운영되는 유일한 전파간섭계인 SMA(Sub Millimeter Array) 보다 100배 가량 감도가 좋을 것으로 예상됩니다.

간섭계의 분해능은 관측주파수와 최장기 선에 의해 결정되는데 ALMA의 최장기 선은 약 16km로, 900GHz에서 약 0.005호초의 분해능을 기대할 수 있는 수준입니다.

ALMA는 총 66기의 안테나로 구성되고 기선이 15m~16km의 범위에 분포하므로 우주의 미세한 구조와 큰 범위의 우주 구조를 동시에 관측할 수 있습니다.

2011년 10월 ALMA 사이트 모습. 16기의 안테나가 설치되어 관측을 수행하고 있다.

◆ ALMA를 활용한 연구

ALMA는 같은 주파수 대역에서 운영되는 전파 망원경이나 간섭계에 비해 그 성능이 월등하므로 다양한 연구 분야의 발전에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

우선 우주의 암흑시기(dark age) 직후 처음으로 생성된 별과 은하를 연구할 수 있습니다.

이들은 현재 우리로 부터 무척 먼 거리에 떨어져 있기 때문에 이들로부터 방출된 빛은 우주팽창에 의한 적색편이로(서브)밀리미터 파장영역에서 관측될 것입니다.

또 우리 은하나 가까운 외부 은하에서 생성중인 별과 행성을 0.01호초 이하의 고분해능으로 관측해 이들의 생성원리와 과정을 자세히 연구할 수 있습니다.

ALMA는 넓은 대역폭으로 다수의 스펙트럼선을 동시에 관측하므로 별과 행성을 형성하는 분자운에서 일어나는 복잡한 성간화학 현상을 연구하는데도 크게 기여할 전망입니다.

이 밖에도 우리 은하와 외부 은하의 가스와 먼지의 분포 및 물리, 화학, 동역학 성질을 규명하고, 별의 물리량 및 물질 방출현상을 연구하고, 태양풍의 기원을 연구하는 등 다양한 연구주제를 수행할 예정입니다.


◆ 한국 천문학계의 ALMA 관련 활동

한국 천문학계에서는 아직 초기단계이긴 하지만 한국천문연구원 중심으로 동아시아 ALMA 컨소시엄에 참여하려는 노력이 진행 중입니다.

ALMA는 한국천문연구원에서 운영하고 있는 한국우주전파관측망(KVN)과 상호보완적인 관계에 있기 때문에 한국의 ALMA 참여는 국내 천문학자들이 KVN을 활용해서 우수한 연구성과를 창출하는데도 크게 기여할 전망입니다.

KVN을 활용하면 0.001호초대 분해능의 관측자료를 얻을 수 있지만 우리은하의 메이저원이나 활동성 은하핵(AGNs) 등 초고밀도 구조에서 방출되는 강한 메이저선이나 연속파만 관측할 수 있습니다.

ALMA는 분해능이 0.01호초으로 KVN 보다 낮지만 높은 주파수대역에서 다양한 크기의 구조에서 방출되는 메이저선과 연속파는 물론 수많은 분자선을 관측할 수 있습니다.

따라서 KVN과 ALMA를 함께 이용해서 특정 천체를 관측하면 그 천체의 다양한 면을 통합적으로 연구할 수 있습니다.

예를 들면 별 생성 연구 분야의 경우 별 생성 과정의 핵심 구성원인 강착원반과 제트의 구조나 성질을 이해하는 것이 중요한 연구 주제인데, ALMA을 이용한 분자선과 연속파 관측자료와 KVN으로 얻어진 메이저 관측 자료를 결합하면 강착원반과 제트의 구조 및 물리, 화학, 동역학 성질을 규명하는데 시너지효과가 클 것으로 기대됩니다.

<전문>

새해 2011년이 힘차게 솟아오른 붉은 해와 함께 시작됐습니다!
새해를 맞아 우리 한국천문연구원 임직원 여러분, 아울러 한국천문학회, 한국우주과학회, 한국아마추어천문학회, 한국천문우주과학관협회 회원 여러분 모두 다복하시기를 기원합니다.

2009년 세계 천문의 해를 이어받아 실시한 2010년의 별나라 우리나라 운동은 우리나라에 많은 긍정적 변화를 가져왔다고 생각합니다.
프로와 아마추어를 망라한 모든 천문인들에게 하늘을 숭앙한 민족전통을 계승하는 일이 얼마나 중요한 것인지 깨닫게 했습니다.
천문교육과 천문행사를 활성화해 우리나라의 우주문화 창달에도 크게 기여했습니다.
새해인 2011년에는 우리 한국천문연구원이 주도했던 별나라 우리나라 운동을 사단법인 한국아마추어천문학회에 이관해 바람직한 민간주도 캠페인으로 육성하겠습니다.
그리하여 아이들이 하늘을 보며 자라는 나라, 어른들이 우주를 이야기하는 나라, …, 를 만들어갈 것입니다.
별나라 우리나라 운동이 대표적인 우리나라의 과학관련 국민운동으로 자리매김하고 우리나라가 '천문강국'으로 거듭 태어날 수 있도록 우리 모두 최선을 다합시다.

새해 천문학 분야에서는 25m 거대 마젤란 망원경(GMT, Giant Magellan Telescope) 건립과 한국우주전파관측망(KVN, Korea VLBI Network) 운용에 최선을 다해야 합니다. 거듭 말씀드립니다만, 이제 우리나라는 '천문강국'의 길로 접어들었습니다. 항상 국격을 의식하고 당당한 자세를 잊지 말아야 하겠습니다.

우주과학 분야에서는 2012년 전후로 예상되는 태양풍의 위협에 적극적으로 대처하고 위성레이저추적(SLR, Satellite Laser Ranging) 사업으로 대표되는 NAP(National Agenda Project) 수행에 초점을 맞춰야 할 것입니다. 특히 공군과 긴밀한 협조체제를 구축해 우주안보에도 기여해야 합니다.

이런 연구개발을 위해서는 자체 기술개발이 필수적입니다. 새해에는 기술개발 분야에 적극 투자할 계획입니다. 또한 고대 천문기록 연구 및 천문유물의 복원 등을 수행하면서 국학으로 품격을 되찾도록 하겠습니다.
송유근 군같은 천재들이 제도적으로 성장할 수 있는 교육 시스템 구축에도 최선을 다할 것입니다.

새해 2011에는 뚜렷한 정체성과 비전을 소유하지 못한 조직은 여지없이 쇠퇴하는 개혁의 파도가 더욱 거셀 것으로 보입니다.
현실에 안주하는 집단, 불평이나 갈등 같은 내부의 적을 제거하지 못하는 집단, 나약하고 비전을 제시하지 못하는 리더를 가진 집단은 쇠망할 수밖에 없는 냉엄한 현실이 우리를 기다리고 있습니다.

이 사실들을 한시도 잊지 말고 새해에는 임직원이 초일류 연구소를 만들겠다는 비전을 가지고 더욱 매진해야만 하겠습니다.
감사합니다.

2011.  1.  1.

한국천문연구원장  박 석 재