[알기쉬운 과학속으로]초정밀가공기술로 '우주광학기술' 이끈다

누구나 한번쯤 어두운 밤하늘에 떠있는 예쁜 별들을 보고 그 별을 좀 더 자세히 들여다보고 싶은 소망을 가져 본적이 있을 것이다.

1609년 이탈리아의 갈릴레오(Galileo Galilei)가 망원경을 이용하여 천체를 관측한 후 그 결과를 발표함으로써 세상을 떠들썩하게 한 이레로 몇 백 년이 지난 지금 인공위성을 지구궤도위에 쏘아 올리고 미지의 우주로 탐사선을 보내는 고도의 과학과 기술이 지배하고 있는 세상에 살고 있는 우리는 얼마만큼 우주를 잘 관찰하고 있을까?

그렇다면 우주를 정밀하고 다양한 방법으로 관찰하기 위해서는 어떤 기술이 가장 필요할까? 물론 항공 우주 기술은 현대 과학 기술의 총아이기 때문에 서로 자기의 기술이 가장 필요하다 주장하겠지만, 필자는 초정밀가공 기술이 그 중 가장 첫 번째라 하겠다.

그러므로 선진국들은 일찍이 이와 관련된 기술을 개발하고 축적해왔으나, 이 기술은 곧바로 군사용으로 전용될 수 있기 때문에 다른 나라로의 기술이전이나 수출을 꺼려해 왔다. 그래서 한국기초과학지원연구원은 1996년부터 초정밀가공과 관련된 여러 가지 다양한 가공 및 측정 장비를 구축하고 운영해 오고 있다.

기초(연)의 연구장비개발부 초정밀광학팀은 나노미터(Nanometer, 10 억분의 1미터) 단위로 제어되는 5축 초정밀가공장비를 가지고 있으며, 또한 원자간력(원자와 원자의 반발력)을 활용한 나노미터 단위로 측정할 수 있는 측정장비를 보유하고 있다.

이러한 장비를 이용하여 기초(연)은 특히 캄캄한 어두운 밤에도 볼 수 있는 적외선 카메라에 필요한 주요 광학부품을 개발해 오고 있다. 최근에는 미국 뉴멕시코 주의 화이트샌드 미사일 기지에서 기초(연)에 의해 개발된 광학 부품이 탑재된 적외선 우주배경복사 관측 로켓이 성공적으로 발사되었다.

적외선 우주배경복사에는 우주 태초에 생성된 최초의 별 및 은하들이 발산하는 빛이 포함되어 있다. 그래서 적외선 영역은 자외선이나 가시광선 등 다른 파장에서 관측할 수 없는 우주의 먼 곳, 즉 오래된 우주를 볼 수 있다. 이러한 기술은 우주의 진화를 연구하는데 필수적이다.

그리고 기초(연)은 우리나라의 우주광학기술 개발에도 적극 참여하고 있다. 현재 과학기술위성3호의 주탑재체는 다목적 적외선 영상시스템으로 천문연이주관기관으로서 개발하고 있으며, 한국기초과학지원연구원은 다목적 적외선 영상시스템에서 눈의 역할을 수행하는 핵심광학부품 및 구조물들을 개발하고 있는 중이다.

과학기술위성 3호의 개발이 완료되고, 우주로 발사되면 지상에서는 대기의 영향으로 정밀도가 떨어지기 때문에 관측하지 못했던 근적외선 우주관측을 통하여 우리 은하의 구성 및 진화와 초기은하의 진화 과정을 밝히는 중요 자료를 얻을 수 있어 이에 대한 연구로 이용될 것이다.

뿐만 아니라 우주에 있는 적외선 카메라를 활용하여 지구를 관측하면 산불, 대기오염, 곡물작황, 재난 감시등을 할 수도 있다. 그리고 향후에는 주반사경의 직경이 25m인 대형천체망원경(Giant Magellan Telescope) 개발 사업의 적외선 분광기 개발에도 참여한다. 대형천체망원경은 허블우주망원경보다 해상도가 10배나 높은 대형 광학망원경으로 130억 광년 밖에 있는 우주를 관측할 수 있다.

올해는 우리나라가 나로우주센터에서 한국 최초의 자체 기술로 개발된 발사체를 우주공간으로 쏘아 올린다. 이에 맞물려 세계인이 주목하는 60주년 국제우주대회가 대전에서 개최되는 해이기도 하다.

하지만 초정밀가공 기술을 포함해 우주 개발에 있어 아직도 우리나라는 미국, 러시아, 일본 등에 비하면 많이 뒤쳐져 있는게 사실이다. 독자적인 기술 개발 능력을 갖추기 위하여 초정밀가공기술에 보다 많은 인재들이 노력하길 바란다.