매일 뜨고 지는 해, 달, 별을 관찰하면서 시작된 천문학. 1609년 갈릴레오가 망원경으로 우주를 관측하면서 우리는 태양계 행성과 그보다 더 멀리 있는 별, 이들을 포함하고 있는 은하에 대해 알 수 있게 되었다.

천문학의 여러 분야 중 가시광 영역의 별빛으로 우주를 연구하는 광학천문학은 천체의 밝기를 측정하는 측광학과 별빛을 파장별로 나누어 관측하는 분광학으로 나누어지는데 이 두 가지 방법을 함께 이용하면 천체가 어떻게 형성되었고 어떻게 변해가고 있는지는 물론, 현대천문학의 가장 핵심적인 주제들인 은하의 형성과 진화에 대해서도 알 수 있다.

한국천문연구원은 우리나라 천문연구의 정통성을 계승한 대한민국 대표 천문연구기관으로서 1974년 국립천문대로 출범하여 현재에 이르기까지 우수한 연구 성과를 지속적으로 창출하고 있다.

국내 유일의 천문우주과학 정부출연연구기관으로서 광학, 전파, 이론, 관측 천문학 및 우주과학 연구를 통해 21세기 천문우주 핵심과제를 규명하고, 천문우주 관측시스템 구축 및 핵심 기술 개발을 통해 우주시대를 선도하는 일류 선진연구기관으로 도약하고 있다.

한국천문연구원은 ▲광학천문본부 ▲전파천문본부 ▲우주과학본부 ▲우주위험감시센터 ▲대형망원경사업단 ▲이론천문연구센터 ▲중소기업기술협력센터로 7개로 이루어진다.

광학천문본부는 은하진화그룹, 변광천체그룹, 광기술개발그룹, 보현산천문대, 소백산천문대로 구분하여 운영하고 있다.

은하진화그룹은 광학/적외선을 비롯한 다양한 파장의 자료를 이용하여 우리은하와 외부은하의 형성과 진화를 연구하고 있으며, 최근에 Gemini 망원경과 외계행성탐색시스템(KMTNet)을 이용한 관측연구를 시작하였다.

광학천문본부가 운영 중인 관측시설은 보현산천문대, 소백산천문대, 레몬산천문대, 외계행성 탐색시스템(KMTNet)이 있다.

특히 외계행성 탐색시스템은 변광천체그룹이 칠레, 호주, 남아프리카공화국에 광시야 망원경을 설치하여 24시간 중단 없이 천체관측이 가능한 시스템으로, 올 초부터 과학연구 관측을 시작하였다. 광기술개발그룹은 관측시설 유지를 지원하고, 관련된 핵심기술을 개발하고 있다.

▲ 외계행성탐색시스템

전파천문본부는 전파천문연구그룹, 대덕전파천문대, 전파기술개발그룹, ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)그룹 및 KVN(한국우주전파관측망)의 5개 그룹으로 구성되어 있다.

주요 역할은 KVN 관측운영과 우수 연구결과 창출 및 국제공동연구 증진에 있으며, 이를 위해 전파천문연구그룹은 KVN 등의 대형관측장비를 활용하여 별탄생영역과 활동은하영역에 대한 선진연구를 수행하고 있다.

그리고 KVN은 2015년 9월부터 전세계의 천문학자를 대상으로 VLBI 국제공동관측 운영을 실시할 예정이다. 또한 ALMA그룹을 통해 대형관측장비 운영과 활용 및 향후 업그레이드에 기여하고자 한다.

우주과학본부는 태양우주환경그룹, 우주측지그룹, 우주천문그룹, SLR 그룹으로 구분하여 운영하고 있으며 태양 및 우주환경, 우주측지, 행성과학, 우주천문 등의 과학 연구와 국가우주천문업무를 수행하고 있다.

주요사업으로는 ‘우주탐사를 위한 행성계 기반연구’, ‘우주환경예보센터 운영’, ‘우주측지 인프라운영 및 활용기술개발’, ‘우주용 고성능 적외선 탑재체 개발’, 그리고 ‘우주측지용 레이저 추적시스템 개발’ 등이 진행되고 있다.

우주위험감시센터는 국가현안 해결형 사업인 우주물체 전자광학감시 체계기술 개발 사업을 수행하고 있으며, 이 사업 수행에 따라 몽골, 모로코 등 세계 5개 지역에 광학감시 관측소를 설치하여 우주물체감시 네트워크를 구축하고 있다.

또한, 한국천문연구원이 우주환경감시기관으로 지정됨에 따라, 우주위험대응기술 관련 연구개발, 국가 우주위험대응체계 구축 및 운영, 우주위험대응 국제협력체계 구축 등의 역할을 수행하고 있다.

▲ 외계행성탐색시스템

대형망원경사업단은 대형광학망원경의 국제공동건설 및 공동활용, 대형망원경용 관측기기 개발 등의 업무를 수행하고 있다.

주요사업으로는 거대마젤란망원경(GMT) 국제공동 건설 지분 10% 확보를 골자로 하는 대형망원경개발사업과 8m급 중대형망원경 국제공동 활용, 광학 및 적외선 관측기기 개발, GMT용 관측기기 및 부경 국제공동개발 등을 들 수 있다.

특히 GMT 시대를 대비한 연구역량의 개발과 인력 양성을 위하여 천문학계를 위한 중대형망원경 관측시간 지원, 대학원생 및 박사후연수원을 대상으로 하는 계절학교 운영, 해외 GMT 참여기관과 공동연구 및 펠로우십 프로그램 운영, 천문학 분야 국제공동연구 참여 등 다양한 업무를 수행하고 있다.

GMT의 건설에 직접 참여하는 기술 분야로는 가시광 고분산분광기인 G-CLEF 개발, 적외선 고분산분광기인 GMTNIRS 개발, 그리고 GMT의 자연시상용 부경인 FSM 개발 등을 수행하고 있다.

이론천문연구센터에서는 고천문학(전통천문학), 우주론 그리고 천체물리 연구자들이 참여하여 연구 활동을 하고 있다. 고천문학은 고대 천문기록과 의기복원 그리고 천문학사 관련 연구를 하고 있다.

우주론 및 천체물리 분야는 우주거대구조 이론과 관측 연구를 통해 우주초기조건, 암흑물질 및 암흑에너지에 관한 연구를 수행하고 있으며, DESI 등 주요 국제관측사업에 참여하고 있다. 이론천문연구센터에서는 특수과학영재지원 사업도 함께 수행하고 있다.

2013년 4월 새롭게 출범한 중소기업기술협력센터는 그 동안 연구원의 각 부서별로 분산 운영되어왔던 천문우주과학 관련 기술의 산업체 공유를 위한 협력 업무를 담당하고 있다.

연구원은 현재 주)그린광학과 함께 광학제품의 설계, 제작, 검사, 평가 업무를 공동으로 진행하고 있으며 관련 장비를 공유 위하여 주)그린광학의 부설연구소를 연구원 내에서 공동으로 운영 중이다.

한편 2014년 5개의 패밀리기업을 선정하고, 한국천문연구원의 15명의 테크노닥터들과 실질적인 기술교류를 통해 상생협력을 도모하는 한편, 기업의 수요에 부응하는 원천기술확보 및 기술이전을 통해 opne innovation을 구현하고 있다.

한국천문연구원은 별표면 통과 방법을 통해‘두 개의 태양을 가진 외계행성’발견했다.

외계행성 케플러-453b는 크기가 지구의 6.2배인 가스형 행성일 것으로 추정된다. 이 행성의 모성(parent star)인 쌍성은 태양 질량의 94%와 20% 정도인 두 별로 27.3일의 주기로 서로 공전하고 있으며, 케플러-453b는 이 쌍성계를 204.5일 주기로 공전하고 있다.

▲ 거대마젤란망원경

우주에 있는 많은 별들은 두 개 이상의 별들이 서로의 중력에 의해 묶여 존재한다고 알려져 있다. 그러나 인류가 현재까지 발견한 약 1940개의 외계행성 중 두 개 이상의 태양을 가진 외계행성은 매우 희귀한 것으로 이번 연구결과는 별표면 통과(Transit) 방법에 의한 발견한 10번째 행성이다.

한국천문연구원이 개발한 적외선 분광기는 기존 활용되고 있는 분광기에 비해 넓은 파장 범위를 한 번에 관측할 수 있는 특징이 있다.

특히 넓은 범위를 관측할 경우 고분산 분광이 어려웠으나 이번 개발로 넓은 파장 범위를 고분산 분광으로 관측이 가능하게 되었다.(파장 분해능력은 2000nm 기준으로 0.05nm를 구분할 수 있음)

천체관측장비는 망원경을 통해 모아진 빛을 검출하는 장치로 크게 빛의 밝기를 측정하는 측광장비와 빛을 파장별로 분해하여 분석하는 분광장비로 나누어진다.

그러나 천체의 구성 성분이나 천체가 움직이는 속도 등을 이해하기 위해서는 분광 관측이 월등히 많은 정보를 제공하기 때문에 현대 천문학에서는 분광기 개발에 힘을 쏟고 있다.

이번에 개발된 적외선 분광기는 지난 2009년부터 미국의 텍사스 대학과 공동으로 개발을 시작하여 최근 미국 맥도날드천문대의 직경 2.7m 망원경을 통해 그 성능을 확인하였다.

한국 천문영구원은 미숙아 별의 새로운 탄생 과정을 발견하기도 했다.

L328-IRS 로 알려진 이 천체는 2009년 NASA의 스피처 적외선우주망원경의 적외선 관측연구를 통해 발견되어 가장 어두운 아기별로 알려졌었다.

천문연 이창원 박사팀 (김미량, 김관정 연구원)은 KVN 등 국내외 전파망원경을 이용한 도플러관측 연구를 통해 이 천체가 행성보다는 무겁지만 별로 진화하기에는 가벼워 내부에 핵융합반응이 일어 날 수 없는 어두운 아기갈색왜성임을 알아냈다.

특히, 연구진은 이 천체 주변 가스의 수축현상을 발견함으로써 이 천체가 아기별과 비슷한 탄생과정을 거치는 아기갈색왜성임을 최초로 밝히게 되었다.

또한 이 천체를 둘러싸고 있는 가스덩어리에서 일반적인 별들의 생성과정에서 나타나는 가스수축 현상을 관측하였다. 이는 아기갈색왜성이 지금까지의 생각과는 달리 일반적인 별의 생성과정과 유사한 과정을 통해 만들어짐 의미하는 것으로 갈색왜성 생성 이론의 새로운 전기를 마련하게 되었다.

한국천문연구원과 일본 자연과학연구소, 일본국립천문대는 이 합의 각서 체결을 계기로 동아시아 천문학 연구를 주도하고 ALMA 프로젝트의 운영과 새로운 관측기기 개발을 통해 양국 간 공동 연구를 활성화하기로 하였다.

ALMA 프로젝트는 전 세계 전파천문학계가 공동으로 건설하고 있는 밀리미터/서브밀리미터(84GHz~950GHz) 파장대역에서 운영되는 초거대 전파간섭계(Radio Interferometer) 사업으로, 유럽과 북아메리카, 동아시아 컨소시엄이 공동 운영 중이다.

ALMA 프로젝트는 칠레 안데스 산맥에 위치한 고도 5000m의 아타카마 사막에 건설되고 있는 세계적 전파망원경 사업으로 총 54기 12m와 12기 7m 전파망원경 간섭계로 구성된다. ALMA는 현재 서브밀리미터 영역에서 운영되는 전파망원경 간섭계보다 100배 정도 감도가 좋을 것으로 예상하고 있다.

한국천문연구원은 소백산, 보현산 천문대와 세계 최대 거대마젤란망원경 등 대형 광학망원경을 이용하여 별과 우주의 시작과 변화를 과학적으로 분석해 낼 것이다.