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[강연] SPHEREx: 전 우주를 스캔하는 적외선 지도 제작자 2_by 이보미 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 4강 두 번째 이야기

우주는 거대한 거미줄처럼 얽힌 구조로 이루어져 있으며, 수십억 광년의 공간 속에 은하단과 은하군, 그리고 수천억 개의 별이 포함된 우리 은하가 존재합니다. NASA의 차세대 우주 망원경인 SPHEREx는 특정 타깃을 정하지 않고 우주 전체를 스캔하는 전천 관측을 수행합니다. 이를 통해 수십억 개의 먼 은하부터 태양계 내의 혜성과 소행성까지, 전 우주를 아우르는 방대한 적외선 분광 목록을 구축할 예정입니다. 이는 단순한 데이터 수집을 넘어 우주의 근본적인 질문에 답하기 위한 기초가 됩니다. 우주의 시작에 관한 질문은 빅뱅 직후 발생한 찰나의 급팽창, 즉 인플레이션 이론에서 출발합니다. 인플레이션 시기의 밀도 요동은 현재 우리가 보는 거대한 우주 구조의 씨앗이 되었으며, 이는 우주 배경 복사에 고스란히 남아 있습니다. SPHEREx는 1억 개 이상의 은하를 관측하여 그 스펙트럼을 분석하고 우주의 3차원 지도를 제작할 계획입니다. 이를 통해 초기 우주의 밀도 분포가 가우시안 분포를 따르는지 역추적함으로써, 인플레이션의 성질과 우주 탄생의 비밀을 과학적으로 규명하고자 합니다. 은하의 형성과 진화 과정을 이해하기 위해서는 밝은 은하뿐만 아니라 멀고 어두운 은하들이 내뿜는 희미한 빛까지 관측해야 합니다. SPHEREx는 개별 은하를 하나씩 보는 대신, 하늘의 각 위치에서 발생하는 전체 빛의 밝기 패턴을 분석하는 '은하 배경 복사' 연구를 수행합니다. 102개의 파장에서 나타나는 공간적 패턴을 분석하면 재이온화 시기의 초기 은하와 주변의 암흑 물질 분포까지 파악할 수 있습니다. 이는 기존의 일반적인 관측으로는 포착하기 어려웠던 우주의 확산광을 연구하는 데 최적화된 방식입니다. 생명체의 근원인 물과 유기물의 기원을 찾기 위해 SPHEREx는 우주의 얼음을 탐사합니다. 성간 구름이나 원시행성계 원반에 분포하는 이산화탄소, 메탄올 등 생명 기원 분자들이 포함된 얼음 성분을 측정하는 것이 핵심입니다. 밝은 별을 배경으로 두고 그 사이에 존재하는 얼음 성분이 특정 파장의 빛을 흡수하는 원리를 이용하여, 최소 2만 개 이상의 천체에서 유기 분자를 검출할 계획입니다. 이러한 연구는 태양계 밖 외계 행성계에 생명체가 존재할 수 있는 환경이 어떻게 조성되는지에 대한 답을 제시할 것입니다. SPHEREx의 핵심 기술 중 하나는 0.75에서 5 마이크로미터 사이의 파장을 연속적으로 관측할 수 있는 선형 가변 필터입니다. 한국천문연구원은 이 망원경의 성능을 지상에서 검증하기 위한 특수 진공 챔버를 국내 기술로 제작하여 기기 개발에 핵심적인 역할을 수행했습니다. 또한 한국 연구진은 데이터 처리와 목록화 작업뿐만 아니라 성간 얼음 탐사, 초거대질량 블랙홀 연구, 태양계 소천체 분류 등 주요 과학 목표 전반에 주도적으로 참여하고 있습니다. 이는 한국의 우주 과학 기술력을 세계적인 수준으로 끌어올리는 계기가 되었습니다. 제임스 웹 우주 망원경과 SPHEREx는 관측 방식에서 뚜렷한 차이를 보이며 상호 보완적인 시너지를 냅니다. 제임스 웹이 특정 천체를 매우 정밀하게 관측하는 '나무를 보는 망원경'이라면, SPHEREx는 우주 전체를 훑으며 새로운 천체를 찾아내는 '숲을 보는 망원경'이자 타깃 파인더 역할을 합니다. SPHEREx가 전천 관측을 통해 수만 개의 흥미로운 후보군을 발견하면, 제임스 웹이 이를 고해상도로 정밀 분석함으로써 우주 탐사의 효율성을 극대화할 수 있습니다. 두 망원경의 협업은 현대 천문학의 미제들을 해결하는 강력한 도구가 될 것입니다. 2024년 5월 본격적인 탐사를 시작한 SPHEREx는 약 6개월 만에 첫 번째 전천 관측을 거의 완료하며 이미 우주의 대부분을 스캔했습니다. 향후 2년의 임무 기간 동안 총 네 번의 전천 관측을 수행하며 데이터의 정밀도를 높여갈 예정입니다. 현재 공개된 자료들은 빙산의 일각에 불과하며, 앞으로 쏟아질 방대한 데이터는 우주의 기원부터 생명체의 탐사까지 인류의 지평을 넓혀줄 것입니다. 우주를 이해하려는 노력은 결국 우리 자신과 우리가 속한 세상을 더 깊이 이해하는 과정이 될 것입니다.

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[강연] SPHEREx: 전 우주를 스캔하는 적외선 지도 제작자 1_by 이보미 | 2025-2026 카오스강연 'Across the Universe' 4강 첫 번째 이야기

SPHEREx는 한국천문연구원(KASI)과 미국 항공우주국(NASA)이 공동으로 개발한 전천 적외선 영상 분광 탐사 미션입니다. 이 미션은 개별 은하를 하나씩 깊이 있게 들여다보기보다 우주 전체의 지도를 그리는 데 근본적인 목적을 두고 있습니다. 특히 이번 협력은 한국의 우주 관측 기술이 세계적 수준에 도달했음을 보여주는 매우 상징적인 사례로 평가받습니다. SPHEREx는 전천을 스캔하며 우주의 역사와 은하 형성의 기원을 탐구하는 중형 탐사 미션으로서, 인류가 우주에 대해 아는 지평을 한 단계 더 넓히는 중요한 역할을 수행할 예정입니다. 이 망원경의 가장 큰 기술적 특징은 선형 가변 필터(LVF)라는 혁신적인 방식을 도입했다는 점입니다. 일반적인 분광 장비와 달리 필터의 위치에 따라 투과하는 빛의 파장이 변하는 이 기술 덕분에 복잡한 장비 없이도 효율적인 분광 구현이 가능해졌습니다. 비록 망원경 주경의 크기는 20cm로 작은 편이지만, 보름달 수백 개를 한 번에 담을 수 있는 아주 넓은 시야를 갖추고 있어 전천을 빠르게 훑을 수 있습니다. 2.5년의 임무 기간 동안 전천을 네 차례 반복 관측하며 수집된 방대한 자료는 우주의 입체적인 구조를 밝혀내는 핵심적인 기초 데이터가 됩니다. 제임스 웹 우주 망원경과 SPHEREx는 하늘을 바라보는 관점 자체가 명확히 다릅니다. 제임스 웹 우주 망원경이 특정 천체를 아주 깊고 정밀하게 파헤치는 이른바 '나무를 보는' 방식이라면, SPHEREx는 우주 전체의 맥락을 짚어내는 '숲을 보는' 역할을 수행합니다. 두 망원경은 서로 경쟁하는 관계가 아니라 상호 보완하는 파트너로서 강력한 시너지를 냅니다. 전천 탐사를 통해 새롭게 발견된 흥미로운 천체들은 이후 제임스 웹 우주 망원경의 정밀 후속 관측으로 이어지게 됩니다. 결국 각기 다른 성능을 가진 도구들이 모여 인류가 가진 우주라는 거대한 퍼즐의 조각들을 하나씩 맞춰가는 셈입니다. 한국은 단순한 연구 참여를 넘어 핵심적인 기기 개발 단계에서도 독보적인 기여를 했습니다. 대표적인 성과가 바로 'KASI 챔버'라 불리는 독자적인 검교정 장비입니다. 적외선 망원경은 기기 자체에서 발생하는 미세한 열조차 관측에 방해가 될 수 있는데, 이 장비는 지상에서 영하 220도의 극한 환경과 진공 상태를 완벽하게 구현하여 망원경의 성능을 사전에 시험할 수 있게 해줍니다. 한국 기술진이 설계부터 제작까지 전 과정을 주도한 이 장비는 칼텍(Caltech)으로 이송되어 미션의 성공을 뒷받침했습니다. 이러한 기술력은 향후 NASA의 차세대 적외선 미션에서도 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 우주로 향하는 길은 결코 순탄치 않았습니다. 발사체 문제와 기상 악화, 그리고 각종 기술적 점검 등으로 인해 여덟 차례나 일정이 연기되는 우여곡절을 겪었습니다. 그러나 2025년 3월 11일, 마침내 SPHEREx는 스페이스X의 팰컨 9 로켓에 실려 우주 궤도에 무사히 안착했습니다. 궤도 진입 후 약 한 달 반 동안의 기기 시험 기간을 거쳐 본격적인 과학 탐사가 시작되었으며, 현재는 지구 상공 약 650km에서 태양빛을 피해 어두운 우주를 응시하고 있습니다. 수많은 연구진의 인내와 열정이 담긴 이 망원경은 매일 방대한 데이터를 지구로 전송하며 그 임무를 충실히 수행하고 있습니다. 본격적인 탐사가 시작되자마자 SPHEREx는 놀라운 결과물들을 쏟아내기 시작했습니다. 대마젤란 은하 인근의 성운을 관측하여 특정 파장에서 방출되는 선명한 스펙트럼 데이터를 확보했으며, 태양계 밖에서 온 성간 천체인 '3I/아틀라스'를 포착하여 그 성질이 소행성보다는 혜성에 가깝다는 사실을 과학적으로 입증했습니다. 또한 지구 상층부의 오로라가 적외선 영역에서 예상보다 훨씬 밝게 관측된다는 사실을 발견하여 학계에 새로운 연구 과제를 던져주기도 했습니다. 이처럼 SPHEREx는 단순한 지도 제작을 넘어 우리가 미처 예측하지 못했던 우주의 역동적인 현상들을 실시간으로 기록하고 있습니다. SPHEREx의 궁극적인 지향점은 인류가 가진 근원적인 질문들에 대한 해답을 찾는 것입니다. 우주는 어떤 과정을 거쳐 현재의 모습이 되었는지, 초기 은하들은 어떻게 형성되었는지, 그리고 생명의 근원이 될 수 있는 성간 얼음은 우주 공간에 어떻게 분포하는지를 심도 있게 연구합니다. 102개의 색깔로 세밀하게 쪼개어 분석한 우주의 빛은 이제 '스펙트럼'이라는 정교한 정보가 되어 우리에게 전달되고 있습니다. 향후 완성될 전천 적외선 지도는 미래 천문학 연구의 이정표가 될 것이며, 이 원대한 여정이 밝혀낼 우주의 신비는 인류의 지식 체계에 거대한 변화를 불러올 것입니다.

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천문학

먼― 우주, 가까운 우주🌌(Across the Universe) 4강 1부 SPHEREx:전 우주를 스캔하는 적외선 지도 제작자🗺️│카오스강연 시즌2

SPHEREx는 한국천문연구원과 미국 NASA가 공동 개발한 적외선 우주 망원경으로, 전 우주를 스캔하는 혁신적인 미션을 수행하고 있습니다. 이 프로젝트는 한국의 우주 관측 기술이 세계적인 수준에 도달했음을 상징적으로 보여주며, 한국 연구진이 국제 공동 연구에 주도적으로 참여할 수 있는 기반을 마련했습니다. SPHEREx는 2025년 3월 11일, 스페이스X의 팰컨 9 로켓을 통해 성공적으로 우주로 발사되어 현재 안정적으로 운영되고 있습니다. SPHEREx의 가장 큰 특징은 하늘 전체를 102가지 적외선 파장으로 촬영하여 3차원 우주 지도를 만드는 데 있습니다. 이 미션은 기존의 허블 우주 망원경이나 제임스 웹 우주 망원경과 달리, 좁고 깊은 영역이 아니라 넓고 얕은 전천 관측을 목표로 합니다. 이를 위해 SPHEREx는 20cm의 작은 주경을 사용하지만, 한 번에 보름달 150개가 들어갈 정도로 넓은 시야를 자랑합니다. 또한, 선형 가변 필터라는 독특한 기술을 활용해 효율적으로 다양한 파장의 빛을 동시에 관측할 수 있습니다. 적외선 관측을 위해 망원경을 우주로 보내는 이유는 지구 대기가 적외선 빛을 흡수하고 방해하기 때문입니다. SPHEREx는 지구 상공 650km 궤도에서 대기의 영향을 받지 않고, 극저온 상태에서 정밀한 관측을 수행합니다. 한국천문연구원은 SPHEREx의 핵심 장비인 검교정 장비(KASI 챔버)를 독자적으로 개발하여, NASA와의 협력에서 중요한 역할을 담당했습니다. 이 장비는 우주 환경을 지상에서 재현해 망원경의 성능을 검증하는 데 필수적입니다. SPHEREx의 관측 방식은 여섯 개의 적외선 검출기와 선형 가변 필터를 활용하여, 한 번의 노출로 다양한 파장의 데이터를 얻는 것입니다. 이로써 2년 동안 전천을 네 번 관측하며, 각 지점마다 빛의 스펙트럼을 세밀하게 기록합니다. 특히 극지방은 더 자주 관측되어 '딥 필드' 연구가 가능하며, 이를 통해 우주의 구조와 은하의 진화, 성간 얼음 등 다양한 천문학적 현상을 분석할 수 있습니다. SPHEREx가 실제로 촬영한 첫 이미지는 과학자들에게 매우 중요한 자료로, 다양한 파장대에서 천체의 특성을 파악할 수 있게 해줍니다. 해상도는 높지 않지만, 102가지 파장으로 얻은 스펙트럼 정보는 은하의 나이, 성분, 움직임 등 우주에 대한 깊은 이해를 가능하게 합니다. 또한, 예측하지 못했던 오로라의 강한 적외선 방출이나 태양계 밖에서 온 혜성의 관측 등 새로운 발견도 이어지고 있습니다. SPHEREx의 데이터는 제임스 웹 우주 망원경과의 시너지 효과를 기대하게 합니다. SPHEREx가 전천에서 새로운 천체나 현상을 발견하면, 제임스 웹 우주 망원경이 이를 더욱 정밀하게 관측할 수 있기 때문입니다. 한국천문연구원은 SPHEREx의 개발과 운용에 약 150억 원을 투자하며, 전체 미션의 10%에 해당하는 기여도를 인정받고 있습니다. 이를 바탕으로 한국 연구자들은 SPHEREx 데이터를 활용한 다양한 과학 연구에 적극적으로 참여하고 있습니다. SPHEREx는 우주의 기원, 은하의 진화, 성간 물질의 분포 등 천문학의 근본적인 질문에 답하기 위해 전천 적외선 스펙트럼 지도를 제작하고 있습니다. 앞으로 SPHEREx가 제공할 방대한 데이터는 우주에 대한 인류의 이해를 한층 더 넓혀줄 것으로 기대됩니다. 한국과 미국의 협력이 만들어낸 이 성과는 미래 우주 과학 연구의 새로운 지평을 여는 중요한 이정표가 될 것입니다.

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천문학

댓글이벤트🎁 태양의 미스테리를 푼다고?🚀 한국천문연과 NASA의 우주 미션, 코덱스 프로젝트 l 요즘과학

한국천문연구원과 NASA가 공동 개발한 태양 관측용 특수 망원경 '코덱스(CODEX)'가 성공적으로 우주를 향해 발사되었습니다. 이번 미션은 우리나라가 NASA와 대등한 관계에서 협력한 최초의 우주 프로젝트라는 점에서 그 의미가 매우 남다릅니다. 과거에는 기존 프로젝트에 장비를 싣는 방식의 협력이 주를 이루었으나, 코덱스는 기획 단계부터 기기 제작까지 전 과정을 함께하며 장기간의 신뢰를 바탕으로 완성되었습니다. 이는 한국의 우주 과학 기술력이 세계적인 수준에 도달했음을 증명하는 중요한 이정표가 될 것입니다. 태양의 가장 바깥쪽 대기층인 코로나는 라틴어로 '왕관'을 뜻하며, 개기일식 때 태양이 달에 완전히 가려져야만 그 화려한 모습을 드러냅니다. 평소에는 태양 광구의 강렬한 빛에 가려져 육안으로는 관측하기 어렵지만, 실제로는 태양 활동에 따라 크기와 밝기가 끊임없이 변하는 역동적인 영역입니다. 코로나는 밀도가 매우 낮은 플라즈마 상태로 존재하며, 태양계 전체에 에너지를 공급하는 근원으로서 우주 환경을 이해하는 데 핵심적인 열쇠를 쥐고 있는 연구 대상입니다. 코로나 연구의 가장 큰 미스터리는 바로 비정상적으로 높은 온도에 있습니다. 태양 광구의 온도는 약 6,000℃인 반면, 그 바깥층인 코로나는 무려 100만 ℃가 넘는 고온을 유지합니다. 이는 열이 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 흐른다는 열역학 제2법칙에 정면으로 위배되는 기이한 현상입니다. 과학자들은 이 엄청난 에너지가 어떻게 공급되는지, 그리고 입자들이 어떻게 그토록 빠른 속도로 가속되는지 밝혀내기 위해 노력하고 있으며, 코덱스가 이 수수께끼를 풀 결정적인 데이터를 제공할 것으로 기대됩니다. 태양 코로나의 변화는 단순히 과학적 호기심을 넘어 인류의 실생활에도 직접적인 영향을 미칩니다. 코로나에서 막대한 양의 물질이 뿜어져 나오는 '코로나 질량 방출(CME)' 현상은 인공위성 고장이나 통신 장애를 유발할 수 있는 위협적인 요소입니다. 최근 저위도 지역에서 오로라가 관측된 것 역시 강력한 태양풍의 영향으로, 이러한 우주 기상을 정확히 예측하는 것은 현대 문명을 보호하기 위해 필수적입니다. 코덱스는 코로나의 밀도뿐만 아니라 온도와 속도를 동시에 측정하여 더욱 정밀한 예보를 가능하게 할 것입니다. 국제우주정거장에 설치된 코덱스는 내년 1월부터 본격적인 관측 임무를 수행하며 태양 연구의 새로운 지평을 열 예정입니다. 특히 태양에 근접하여 좁은 영역을 보는 '파커 태양 탐사선'과 협력하여, 거시적인 흐름과 미시적인 에너지 움직임을 동시에 파악하는 입체적인 연구가 가능해집니다. 이번 미션은 그동안 비주류 분야로 여겨졌던 국내 태양 천문학의 저변을 넓히는 계기가 될 것입니다. 우주를 향한 끊임없는 도전이 가져올 새로운 발견들이 우리 인류의 지식 체계를 어떻게 확장할지 기대가 모아집니다.

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물리학
지구환경과학
천문학

볼 수 없는 블랙홀을 관측한다?!?!🧐 블랙홀 부착원반 최초 관측👍ㅣ요즘과학

알베르트 아인슈타인이 1915년 완성한 일반 상대성 이론은 현대 천문학의 근간을 이루는 위대한 업적입니다. 에너지와 질량이 존재하면 시공간이 휘어진다는 이 이론은 독일의 천문학자 카를 슈바르츠실트에 의해 수학적인 해로 정리되었으며, 이것이 바로 우리가 아는 블랙홀의 이론적 토대가 되었습니다. 블랙홀은 질량은 존재하지만 부피가 0에 수렴하여 밀도가 무한대가 되는 '특이점'을 가진 천체로 정의됩니다. 오랫동안 수학적 가설로만 존재했던 블랙홀은 이제 현대 과학의 정밀한 관측 기술을 통해 그 신비로운 베일을 하나씩 벗어던지며 실체를 드러내고 있습니다. 스스로 빛을 내지 않는 블랙홀을 직접 관측하는 것은 불가능에 가깝지만, 블랙홀은 주변 물질과의 상호작용을 통해 자신의 존재감을 강렬하게 드러냅니다. 블랙홀의 강력한 중력에 이끌린 주변 별의 물질들이 회전하며 형성하는 '강착 원반'과, 이 과정에서 수직 방향으로 강력하게 뿜어져 나오는 에너지의 흐름인 '제트'가 대표적인 증거입니다. 또한 우리 은하 중심부의 별들이 보이지 않는 특정 지점을 중심으로 매우 빠르게 공전하는 궤도를 추적함으로써, 그 중심에 초대질량 블랙홀이 실재함을 간접적으로 증명할 수 있으며 이는 노벨 물리학상 수상으로 이어지기도 했습니다. 블랙홀의 정밀한 이미지를 포착하기 위해서는 상상을 초월하는 거대한 망원경이 필요합니다. 전파 망원경은 파장이 길어 분해능이 낮다는 한계가 있지만, 천문학자들은 전 세계의 망원경을 연결하는 '초장기선 간섭계(VLBI)' 기술로 이를 극복했습니다. 여러 대의 망원경이 동시에 같은 천체를 관측하고 데이터를 합성함으로써, 마치 지구 크기만 한 거대한 가상의 망원경을 구현한 것입니다. 이러한 국제적 협력을 통해 탄생한 '사건의 지평선 망원경(EHT)'은 인류 역사상 최초로 블랙홀의 그림자를 촬영하는 쾌거를 이루어내며 우주 탐사의 새로운 지평을 열었습니다. 최근 한국천문연구원이 참여한 국제 공동 연구진은 M87 블랙홀의 강착 원반과 제트를 동시에 포착하는 데 성공하며 전 세계의 주목을 받았습니다. 기존 관측보다 조금 더 넓은 영역을 볼 수 있는 3.5mm 파장을 활용하여, 블랙홀 주변에서 물질이 빨려 들어가는 원반의 모습과 강력하게 분출되는 제트의 연결 고리를 선명하게 확인한 것입니다. 이는 정밀한 시뮬레이션 모델과의 비교를 통해 강착 원반의 존재를 확증한 세계 최초의 사례로 기록되었습니다. 이번 관측은 블랙홀이 주변 환경과 어떻게 에너지를 주고받으며 성장하는지 이해하는 데 결정적인 단서를 제공합니다. 블랙홀 연구는 이제 거대한 진실을 향한 시작 단계에 불과하며, 앞으로의 연구는 더욱 세밀한 물리적 특성을 규명하는 데 집중될 것입니다. 연구진은 향후 블랙홀의 밝기 변화 주기를 정밀하게 관측하여, 원반과 제트 중 어떤 요소가 블랙홀의 활동을 지배하는지 밝혀낼 계획을 세우고 있습니다. 특히 한국의 전파 간섭계(KVN)를 포함한 전 세계 망원경 네트워크의 지속적인 국제 협력은 우주의 근원적인 비밀을 풀어나가는 핵심 동력이 될 것입니다. 국경을 초월한 과학적 연대는 인류가 블랙홀이라는 거대한 수수께끼에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 해주는 가장 강력한 도구입니다.

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물리학
천문학

[해SSUL이 있는 과학뉴스] 소행성, 지구충돌을 막아라. DART 프로젝트

지구는 과거 공룡 멸종을 초래했던 소행성 충돌과 같은 거대한 위협으로부터 자유롭지 못합니다. 이러한 잠재적 위험에 대비하기 위해 인류는 역사상 처음으로 소행성의 궤도를 인위적으로 변경하려는 야심 찬 실험을 시작했습니다. 바로 NASA(미 항공우주국)가 주도하는 '다트(DART)' 미션입니다. 지난달 미국 반덴버그 우주군 기지에서 발사된 이 로켓은 지구를 향해 다가올 수 있는 소행성을 직접 타격하여 그 방향을 바꾸는 기술을 실증하는 것을 목적으로 합니다. 이는 단순한 관측을 넘어 인류가 우주적 재난에 능동적으로 대처하기 시작했음을 알리는 중요한 전환점이라 할 수 있습니다. 이번 실험의 타격 목표는 '디디모스'라는 큰 소행성을 돌고 있는 작은 위성 소행성 '디모포스'입니다. 축구장 한 개 반 정도 크기인 160m 규모의 디모포스에 약 500~600kg 무게의 우주선을 초속 6.6km라는 엄청난 속도로 충돌시키는 것이 핵심입니다. 이는 총알보다 6배나 빠른 속도로, 충돌 시 발생하는 거대한 충격량을 통해 소행성의 공전 속도를 미세하게 변화시키고자 합니다. 비록 변화량은 초속 0.4mm 정도로 매우 작아 보이지만, 장기적으로는 소행성의 궤도를 지구로부터 멀어지게 만드는 결정적인 차이를 만들어낼 수 있습니다. 실험 대상으로 쌍소행성계를 선택한 데에는 과학적인 이유가 있습니다. 단독 소행성의 경우 충돌 후 궤도 변화를 정밀하게 측정하기 어렵지만, 서로를 공전하는 쌍소행성계는 공전 주기의 변화를 통해 아주 미세한 영향까지도 명확하게 파악할 수 있기 때문입니다. 특히 디모포스가 디디모스 앞을 지날 때 발생하는 밝기 변화인 '식 현상'을 이용하면 지상 망원경으로도 그 변화를 정밀하게 관측할 수 있습니다. 이러한 데이터는 향후 실제 위협이 되는 소행성이 나타났을 때, 어느 정도의 힘으로 타격해야 원하는 만큼 궤도를 수정할 수 있을지에 대한 실질적인 기준이 될 것입니다. 소행성 충돌은 먼 과거의 이야기만이 아닙니다. 1908년 퉁구스카 사건이나 최근의 첼랴빈스크 운석 낙하 사례처럼, 비교적 작은 크기의 소행성도 지상에 막대한 피해를 줄 수 있습니다. 이번 다트(DART) 미션은 이러한 위협으로부터 지구를 보호하기 위한 국제 협력 프로젝트인 'AIDA'의 일환으로 진행됩니다. 2024년에는 ESA(유럽우주국)의 '헤라(HERA)' 탐사선이 발사되어 충돌 이후의 소행성 상태를 더욱 정밀하게 조사할 예정입니다. 이처럼 지속적인 관측과 실험 데이터의 축적은 미래 세대에게 안전한 지구를 물려주기 위한 필수적인 방어 체계를 구축하는 과정입니다. 대한민국의 과학자들 역시 이 역사적인 지구 방위 프로젝트에 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 한국천문연구원(KASI)의 연구진은 다트(DART) 우주선이 소행성에 충돌한 이후 발생하는 변화를 추적하는 연구에 참여하고 있습니다. 국내의 우수한 관측 장비를 활용해 얻은 데이터를 NASA(미 항공우주국)와 공유하며, 소행성 궤도 수정의 실질적인 효과를 검증하는 데 기여할 예정입니다. 이는 우리나라의 우주 관측 기술이 세계적 수준임을 입증하는 동시에, 인류 공통의 과제인 지구 보호를 위해 국제 사회와 긴밀히 협력하고 있음을 보여주는 자랑스러운 사례라고 할 수 있습니다.

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지구환경과학
천문학

[강연] 지구멸망시나리오 _ by조중현ㅣ 2021 봄 카오스강연 'SPACE OPERA' 4강 | 4강

우주는 약 137억 년 전 빅뱅으로 시작되었으며, 우리가 사는 지구는 그 장구한 시간 중 약 45억 년을 이어온 행성입니다. 광활한 은하계의 변두리에서 '옅은 푸른 점'으로 존재하는 지구는 겉보기에 평화로워 보이지만, 사실 수많은 우연과 필연이 겹쳐 현재의 모습을 유지하고 있습니다. 인류는 짧은 문명의 역사 속에서 지구가 영원할 것이라 믿어왔으나, 우주적 관점에서 지구는 끊임없는 변화와 위협에 노출되어 온 역동적인 공간입니다. 우리는 이제 우리가 발을 딛고 있는 이 행성의 존속을 위협하는 요소들을 과학적으로 직시해야 합니다. 지질학적 증거에 따르면 지구 생명체는 지난 5억 4천만 년 동안 최소 다섯 번의 대멸종을 겪었습니다. 캄브리아기 대폭발 이후 번성했던 수많은 생물 종이 급격한 환경 변화로 인해 사라졌으며, 그중 일부는 우주 물체의 충돌이 결정적인 원인이 되기도 했습니다. 이러한 멸종 사건들은 단순히 생명의 단절을 의미하는 것이 아니라, 지구 생태계가 재편되는 거대한 전환점이 되었습니다. 과거의 흔적은 화석과 지층 속에 고스란히 남아 우리에게 경고를 보내고 있으며, 이는 인류 문명 역시 우주적 사건으로부터 자유로울 수 없음을 시사합니다. 가장 대표적인 사례는 약 6,600만 년 전 백악기 말에 발생한 소행성 충돌입니다. 멕시코 유카탄 반도에 떨어진 거대 소행성은 직경이 약 150km에 달하는 칙술루브 충돌구를 남겼으며, 이때 발생한 에너지는 히로시마 원자폭탄의 수천억 배에 달했습니다. 이 충격으로 거대한 해일과 화산 활동이 촉발되었고, 결국 지구를 지배하던 공룡을 포함한 생물 종의 75%가 멸종했습니다. 이는 우주 물체의 충돌이 행성 전체의 운명을 단번에 바꿀 수 있음을 보여주는 명백한 증거이며, 우리가 우주 감시에 자원을 투입해야 하는 강력한 이유가 됩니다. 지구상에는 현재까지 약 200여 개의 운석 충돌구가 발견되었으며, 최근에는 한반도에서도 그 흔적이 확인되었습니다. 경남 합천의 합천 운석 충돌구는 약 5만 년 전 거대 운석의 충돌로 형성된 것으로 밝혀졌는데, 이는 아시아에서 두 번째로 공식 인정된 사례입니다. 당시 발생한 에너지는 인류 조상들이 직접 목격했을 가능성이 클 정도로 강력했으며, 한반도 역시 우주적 재난의 안전지대가 아니었음을 증명합니다. 이러한 발견은 과거의 재난이 언제든 미래의 현실이 될 수 있다는 경각심을 일깨워주며 지질학적 연구의 중요성을 더해줍니다. 현대 과학이 우주 위험에 본격적으로 주목하게 된 계기는 1994년 슈메이커-레비 9 혜성이 목성에 충돌한 사건이었습니다. 인류는 거대한 혜성 조각들이 목성 대기와 충돌하며 엄청난 파괴력을 발휘하는 장면을 실시간으로 목격하며 큰 충격을 받았습니다. 이 사건은 우주적 충돌이 먼 과거의 이야기가 아니라 언제든 일어날 수 있는 현실적인 위협임을 깨닫게 해주었습니다. 이후 국제사회는 소행성 충돌을 단순한 상상이 아닌 실질적인 국가 재난으로 인식하고, 이를 예방하기 위한 구체적인 대응책과 국제 협력 체계를 마련하기 시작했습니다. 현재 인류는 '지구 방위'라는 개념 아래 전 세계적인 감시 네트워크를 가동하고 있습니다. NASA의 지구방위조정사무소(PDCO)를 중심으로 지구 근접 소행성(NEO)들을 추적하고 있으며, 특히 지름 140m 이상의 위협적인 물체들을 집중적으로 감시합니다. 소행성은 물리 법칙을 충실히 따르기 때문에 궤도를 미리 파악하는 것이 무엇보다 중요합니다. 조기에 발견만 한다면 현대의 과학 기술을 이용해 물리적 충격을 가하거나 궤도를 살짝 변경하는 방식으로 충돌을 막아내는 대응 시나리오를 충분히 실행할 수 있기 때문입니다. 대한민국 역시 한국천문연구원을 중심으로 우주 위험 감시 체계를 구축하여 지구 평화에 기여하고 있습니다. 남미 칠레에 소행성 탐사 전용 망원경을 설치하여 남반구의 감시 공백을 메우고, 아포피스와 같은 위협 소행성을 정밀 탐사하는 계획을 추진 중입니다. 우주 위험에 대응하는 것은 단순히 재난을 막는 것을 넘어 태양계의 진화를 이해하고 인류의 생존 지평을 넓히는 숭고한 임무입니다. 과학자들의 끊임없는 관측과 국제적 협력은 지구가 앞으로도 우주 속의 아름다운 '푸른 점'으로 남을 수 있게 하는 가장 든든한 방패가 될 것입니다.

조중현

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[석학인터뷰] 황정아_2021년 4개의 위성을 동시에 쏘아올리는 황정아 박사! | 2020 봄 카오스강연 '첨단기술의 과학'

물리학의 수많은 분야 중에서도 우주 과학은 내가 직접 만든 물체를 광활한 우주로 쏘아 올릴 수 있다는 점에서 독보적인 매력을 가집니다. 지구를 떠난 인공위성이 궤도에 안착하여 지상으로 신호를 보내올 때, 마치 기계가 말을 거는 듯한 그 경이로운 순간은 연구자에게 잊지 못할 감동을 선사합니다. 이러한 특별한 경험은 우주 과학을 선택하게 만드는 강력한 동기가 되며, 미지의 공간을 탐구하려는 인간의 본능적인 호기심을 자극하여 끊임없는 연구의 원동력이 됩니다. 우리가 일상에서 미세먼지나 기후 변화에 민감하게 반응하듯, 우주에서 활동하는 인공위성에게도 주변 환경을 이해하는 일은 생존과 직결된 문제입니다. 특히 인류가 지구를 넘어 새로운 행성을 개척하려는 유인 우주 탐사를 준비함에 따라, 우주의 가혹한 환경을 파악하는 우주 날씨 연구의 중요성은 더욱 커지고 있습니다. 이는 단순히 기계를 보호하는 차원을 넘어, 미래 세대가 우주라는 새로운 공간에서 안전하게 정착하기 위해 반드시 선행되어야 할 필수적인 과정이라 할 수 있습니다. 현재 한국천문연구원에서는 네 개의 큐브샛을 동시에 제작하여 우주로 보내는 야심 찬 프로젝트를 진행하고 있습니다. A4 용지보다 조금 큰 6U 크기의 이 작은 위성들은 우주에서 정밀한 자세 제어를 통해 편대 비행을 수행하게 됩니다. 기존의 단일 위성과 달리 여러 대의 위성이 종대나 횡대, 혹은 십자 형태로 대열을 유지하며 관측을 수행함으로써, 특정 지점을 더 자주 그리고 정확하게 탐사할 수 있는 혁신적인 기술력을 세계 최초로 선보일 예정입니다. 여성 과학자로서 이공계 분야에서 살아남는 것은 결코 쉬운 일이 아니며, 특히 한국 사회의 현실은 더욱 도전적입니다. 후배 여성 과학자들에게는 실패를 두려워하지 않는 용기와 함께, 자신이 활용할 수 있는 모든 자원과 지원을 적극적으로 쟁취하는 태도가 필요합니다. 이는 단순히 개인의 이익을 챙기는 것이 아니라, 척박한 환경 속에서도 연구를 지속하고 성과를 내기 위한 치열한 생존 전략입니다. 이러한 강인한 정신력이 뒷받침될 때 비로소 과학계의 다양성이 확보될 수 있습니다. 과학자는 연구실 안에서의 성과에 안주하지 않고, 자신이 수행하는 최첨단 현대 과학의 가치를 대중에게 알릴 의무가 있습니다. 시민들이 낸 세금으로 연구가 진행되는 만큼, 복잡한 과학적 원리를 쉽고 정확하게 전달하여 사회적 공감대를 형성하는 일은 매우 중요합니다. 비록 한국이 우주 개발 분야에서는 후발 주자로서 벅찬 여정을 걷고 있지만, 인공위성 제작과 우주 날씨 연구에 대한 열정을 바탕으로 대중과 소통하며 우주 강국으로 나아가는 발판을 마련해야 합니다.

황정아

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