이번에 개발한 코로나그래프 모습  ⒸNASA

한미 공동연구진이 세계 최초로 태양 '코로나' 온도와 속도를 동시에 관측하는 데 성공했다. 이 성과는 미지의 영역으로 불리는 코로나의 비밀을 풀 실마리를 제공하는 것은 물론 국제우주정거장에서 사용될 코로나 관측 기기를 개발하는 데 활용될 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부는 한국천문연구원이 지난 18일 밤 10시쯤 미국 뉴멕시코주 포트 섬너에서 8시간 동안 미국 항공우주국(NASA)과 공동개발한 태양 코로나 관측 기기 '코로나그래프'(coronagraph) 핵심기술 검증을 완료했다고 19일 밝혔다.천문연과 NASA 공동연구진은 지난 8월 NASA 컬럼비아 과학 기구 발사장(CSBF)에 폭이 약 140m로 축구 경기장 크기에 달하는 대형 과학용 풍선기구에 코로나그래프를 탑재해 40㎞ 상공 성층권으로 띄웠다. 실험기구 높이는 63빌딩보다 약 12m 더 긴 216m 높이다. 그 결과 연구진들은 세계 최초로 외부 코로나 지역의 온도와 속도를 동시에 관측하는 데 성공했다.

코로나는 태양 대기의 가장 바깥층을 구성하고 있는 부분이다. 태양 표면으로부터 200~700만㎞에 위치한다. 코로나 온도는 100만~500만℃로 태양 표면 온도인 6000℃보다 높다. 그러나 이유는 밝혀지지 않아 미지의 영역으로 불린다.

땅에서는 개기일식 때만 코로나를 관측할 수 있어 코로나를 관찰하고 분석하는 데 한계가 있었다. 이에 인공적으로 태양면을 가리고 코로나를 관측하는 장비가 '코로나그래프'다. 이번에 시험한 코로나그래프는 자외선 영역인 400나노미터(㎚·10억분의 1m) 파장 영역을 중심으로 관측해 지금까지 관측되지 않은 외부 코로나 전자의 온도·속도 등 다양한 물리량 정보를 얻었다.연구팀은 확보된 관측자료를 바탕으로 코로나의 물리적 특성을 분석할 예정이다. 코로나 지역 온도가 이해할 수 없이 매우 높은 이유를 알 수 있을 실마리가 될 전망이다. 코로나에서 방출되는 물질의 흐름이자 지구와 우주환경에도 큰 영향을 미치는 태양풍에 대한 연구도 정밀하게 이뤄질 수 있을 것으로 기대된다.

고고도 성층권 기구(벌룬) 발사(천문연)© 뉴스1

이번 관측을 위해 천문연은 코로나그래프의 핵심 기술인 영상카메라, 제어시스템, 핵심 소프트웨어를 개발했다. NASA는 코로나그래프의 광학계, 태양 추적 장치를 개발하고 성층권 기구를 제공했다.

NASA 측 연구책임자인 나치무트 고팔스와미 NASA 박사는 "지금까지 태양풍의 속도와 온도를 우주에서 측정했지만 고고도 성층권 기구 시험은 태양으로부터 매우 가까운 곳에서 태양풍이 형성되는 상태의 속도와 온도를 원격으로 측정하는 새로운 방법"이라면서 "이 장비는 파커 태양 탐사선 등 기존 관측연구와 협력해 더욱 정밀한 정보를 얻게 될 것"이라고 말했다.

이어 "과학계의 난제인 코로나 가열과 태양풍 가속 현상에 대한 실마리를 제공할 것"이라면서 "중요한 결과 중 하나는 한미 양 기관의 성공적인 협동을 위한 경험이다"이라고 강조했다.

한국 측 연구책임자인 김연한 천문연 책임연구원은 "이번 시험은 국제우주정거장용 코로나그래프 개발에 필요한 기술 검증을 목적으로 했다"면서 "공동 개발을 통해 연구진이 세계 최고 수준의 태양 관측 장비 개발에 대한 자신감을 얻게 된 것이 중요하다"고 말했다.

이번 핵심기술 검증은 국제우주정거장에서 활용될 수 있도록 우주용 코로나그래프 개발사업의 일환으로 진행됐다. 이번 고고도 성층권 기구 시험은 2단계 기술검증 시험으로 태양 코로나그래프의 영상카메라, 제어시스템, 소프트웨어 기술을 검증한 것이다. 앞으로 천문연은 NASA와 공동으로 차세대 태양 코로나그래프를 개발해 국제우주정거장에 설치·운용할 계획이다.

천문연과 NASA는 지난 2016년 공동워킹그룹을 조직했다. 2017년 8월 미국 대륙을 관통하는 개기일식 기간에 코로나그래프의 핵심 과학이론인 '온도·속도 동시 측정' 기술을 지상에서 성공적으로 시험하기도 했다.

최원호 과기정통부 거대공공연구정책관은 "태양 코로나그래프 개발은 NASA와의 공동개발 프로젝트로 이룬 세계적 수준의 우주관측 기술"이라며 "앞으로도 우주분야 국제 공동연구 참여를 지속적으로 확대하겠다"고 말했다.

한국 연구자 모습(천문연)© 뉴스1

somangchoi@news1.kr