[대덕포럼] 제임스 웹 우주망원경, 중요한 것은 꺾이지 않는 마음

박병곤 한국천문연구원 책임연구원

제임스 웹 우주망원경이 2021년 크리스마스에 성공적으로 발사됐다. 발사된 이후 제임스 웹 우주망원경으로 관측한 영상이 거의 매일 인터넷에 발표되고 있고, 지금까지 한 번도 본 적 없는 가려진 우주의 모습은 전 세계인들의 관심을 끌고 있다.

어떤 이들은 제임스 웹 우주망원경이 허블 우주망원경을 업그레이드한 것이라고 얘기하지만 사실 제임스 웹 우주망원경의 개념과 필요성은 허블 우주망원경이 발사되기 전인 1980년대 후반에 제기됐다.

우주 초기의 은하는 백억 광년 이상 멀리 있고, 적색 편이로 인해 대부분의 현상이 적외선 영역에서 관측된다. 이러한 은하를 관측하려면 허블 우주망원경보다 구경이 크고, 적외선을 관측할 수 있어야 하며 지구에서 발생하는 적외선 배경 빛을 피하기 위해 지구로부터 멀리 떨어진 곳에 망원경을 둬야 한다.

허블 우주망원경이 지상 망원경이 겪는 대기 난류를 피해 우주에서 선명한 영상을 촬영하기 위해 개발된 데 비해, 제임스 웹 우주망원경의 초기 개념은 이 같이 뚜렷한 연구 목표를 갖고 있었다.

문제는 그 연구 목표를 달성할 수 있는 우주망원경을 개발할 기술이 당시에는 없었다는 점이다. 당시는 이러한 대형 망원경을 만들 기술도, 적외선을 촬영하는 정밀한 적외선 전자카메라도, 우주망원경을 지구에서 먼 곳으로 발사해서 운영할 수 있는 기술도 개발되지 않았을 시기다.

하지만 미국에서는 2000년대 천문학 연구개발 10개년 계획의 최상위 연구 목표로 우주와 생명의 기원에 대한 연구, 즉 오리진스(Origins)를 올려놓았다. 또 이 연구에 필요한 차세대 대형 적외선 우주망원경과 지상 초거대 광학망원경을 각각 우주와 지상 천문학 분야 대형 연구장비 개발 1순위로 선정했다.

그로부터 20년 동안 우주망원경 기술은 획기적으로 발전했다. 매우 가벼운 금속인 베릴륨으로 만든 육각형의 조각 거울을 조합해 주경을 만들고 이를 접힌 상태로 발사한 후 우주에서 펴는 방식으로 허블 우주망원경보다 더 큰 우주망원경의 제작이 가능해졌다. 여기에 더해 지구에서 150만㎞ 떨어진 지구-태양 라그랑쥬 제2점까지 인공위성을 보낼 수 있는 정밀한 관제 기술이 제임스 웹 우주망원경의 성공을 견인했다.

이와 같이 대형 연구개발 사업은 사업을 통해 달성하고자 하는 연구 목표를 최우선으로 수립하고 그 후 이를 위해 필요한 기술을 확보해야 한다. 필요가 발명을 낳는다는 말이 있다. 새로운 연구 목표를 위해 반드시 필요한 기술이 확보되지 않았을 때 비로소 신규 개발의 필요성이 분명해지고 이를 확보하기 위한 노력을 기울이게 된다.

지구 대기의 방해를 받지 않는 선명한 천체 영상을 얻어야 한다는 필요성으로부터 허블 우주망원경이 개발됐고, 우주망원경으로 촬영한 영상을 지상으로 전송하기 위해 디지털 카메라가 개발됐다. 천문학 연구를 위해 개발된 디지털 카메라는 오늘날 전 세계 누구나 한 손에 들고 다닐 정도로 일상적인 기기로 자리 잡았다.

2022년 카타르 월드컵에서 12년 만에 16강에 진출한 대한민국 축구팀을 보며 새로운 신조어를 하나 배우게 됐다. '중'요한 것은 '꺾'이지 않는 '마'음, 즉 '중꺾마'다. 어떤 시련이 있더라도 꺾이지 않는 마음이 결국 성공적인 결실을 만들 수 있다는 의미일 것이다.

연구개발사업도 마찬가지다. 새로운 아이디어가 떠올랐을 때에는 장비나 기술이 없어서 불가능해 보이지만 꺾이지 않는 마음으로 포기하지 않고 매진한 결과 이전에 없던 새로운 기술이 개발되고 결국 최초의 아이디어가 현실이 된다. 제임스 웹 우주망원경의 성공 역시 '중꺾마'에서 비롯됐다고 할 것이다.