초소형 3채널 수신기
(초소형 3채널 수신기) 가로 600mm, 세로 980mm의 크기로 이탈리아천체물리연구소 전파망원경 3기의 핵심 부품으로 수출될 예정이다.
(오리온별에서 방출된 3개의 주파수 스펙트럼을 초소형 3채널 수신기로 관측한 결과)동시 관측한 각각의 주파수로부터 일산화탄소, 일산화규소, 물 분자에 대한 정보를 얻을 수 있다.
4채널 수신시스템
□ 4채널 수신시스템은 초고주파 영역인 86, 129GHz 영역에서 천체 관측 성능을 획기적으로 향상시켰다는 점에서 세계 최고의 기술로 꼽힌다.
ㅇ 기존에는 선진국조차 초고주파수의 우주전파가 지구대기를 통과하면서 변형되는 것을 보정할 수 있는 기술을 확보하지 못했으나,
ㅇ 한국천문연구원은 상대적으로 저주파수인 22GHz의 우주전파가 지구대기를 통과하면서 변형되는 정보를 이용해 고주파수의 변형을 보정하는 기술을 개발, 해당 4채널 수신시스템을 국제 특허 출원하였다.
□ 기존에는 우주전파를 관측할 경우 하나의 주파수를 통해서만 관측할 수 있었으나, 4채널 수신시스템은 동시에 4개 채널을 통한 관측을 가능하게 하여 우주에 대한 정보를 훨씬 다양하게 얻을 수 있다.
(4채널 수신시스템) 전파망원경에서 모여진 우주전파는 빔 안내 거울을 통해 필터 1, 2, 3으로 인도되고, 필터는 모여진 전파를 통과시키거나 반사시켜 주파수 별로 분리한다.분리된 전파신호는 거울 1∼8을 통하여 각각 22, 43, 86, 129GHz 수신기로 인도된다.
한국우주전파관측망(KVN, Korean VLBI Network)
□ KVN은 서울 연세대, 울산 울산대, 제주 (구)탐라대에 설치된 21m 전파망원경 3기로 구성된 VLBI 관측망으로, 한반도 크기의 전파망원경 효과를 구현한다.
ㅇ 세계에서 유일하게 밀리미터 영역의 4개 주파수 전파를 동시에 관측할 수 있으며, 3개를 연결한 전파간섭계 뿐 아니라 각각의 단일 망원경으로도 사용할 수 있다.
이탈리아 국립천체물리연구소(INAF)
□ 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF, Istituto Nazionale Di Astrofisica)는 사르데냐(Sardinia, 64m), 메디치나(Medicina, 32m), 노토(Noto, 32m) 3기의 전파망원경을 운영하고 있으며,
ㅇ 유럽 VLBI 관측망(EVN), 아타카마 대형 밀리미터 및 서브밀리파 간섭계(ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), 거대전파망원경(SKA, Square Kilometer Array)과 같은 거대 국제공동연구에 참여하고 있다.
□ 한국천문연구원과 이탈리아 국립천체물리연구소는 2012년부터 EATING(East Asia To Italy Nearly Global) VLBI 워크숍을 정기적으로 개최해오고 있으며, 2017년부터 현재까지 총 20회 VLBI 공동 관측을 진행해왔다.
ㅇ 특히 지난해에는 VLBI 공동관측운영에 관한 합의각서를 체결하고, 초대질량 블랙홀 관측 공동연구를 더욱 활발하게 진행해오고 있다.
국내 개발 우주 관측기기,천문학의 본고장인 이탈리아에 수출된다
3개 채널 우주전파 수신으로
블랙홀을 관측할 수 있는 거대한 가상 망원경 구현
□ 과학기술정보통신부(장관 최기영, 이하 ‘과기정통부’)와 한국천문연구원(원장 이형목, 이하 ‘천문연’)은 최근 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF, Intituto Nazionale Di Astrofisica)와 계약을 체결,
ㅇ 우리나라가 독자적으로 개발한 3채널 동시 관측 우주전파 수신시스템인 ‘초소형 3채널 수신기(CTR, Compact Triple-band Receiver)’를 이탈리아 국립 전파망원경 3기에 공급(총 280만 유로, 약 37억원)하기로 했다고 밝혔다.
□ 초소형 3채널 수신기는 우리나라가 세계 최초로 독자 개발한 ‘4채널(22, 43, 86, 129GHz) 동시 관측 수신시스템(이하 ’4채널 수신시스템‘)’을 1/10 크기(면적 기준)로 줄여 개발한 것으로,
ㅇ 한국우주전파관측망(이하 ‘KVN’, Korean VLBI Network)에 설치된 4채널 수신시스템이 밀리미터파* 초장기선 전파간섭계**(이하 ‘VLBI’, Very Long Baseline Interferometry) 부문에서 획기적인 성능 향상을 입증하자,
* 43, 86, 129GHz(기가헤르츠)와 같은 초고주파 영역으로, 한 파장의 길이가 밀리미터(mm) 단위이기 때문에 밀리미터파라고 표현하기도 한다.
** 수백∼수천 킬로미터 떨어진 여러 대의 전파망원경을 동시 운용함으로써 전파망원경 사이의 거리에 해당하는 구경을 가진 거대한 가상의 망원경을 구현하는 방법
ㅇ 이를 도입하려는 국제적 요청에 따라 KVN에 적합하게 설계된 4채널 수신시스템을 다른 전파망원경에 쉽게 설치할 수 있도록 초소형 광대역 3채널(18~26, 35~50, 85~116GHz) 수신기로 개발한 것이다.
□ 유럽연합(EU)은 지난해 11월 이탈리아가 요구한 이탈리아 전파망원경 3기의 성능 개선 및 초소형 3채널 수신기 도입을 위한 공개 입찰을 발표했으며, 지난 3월 2일 천문연에 낙찰하고 최근 계약을 완료했다.
ㅇ 천문연은 해당 수신시스템을 사양에 맞게 제작 후 계약 시점으로부터 최대 22개월 이내 이탈리아 국립천체물리연구소에 공급할 계획이며, 공급된 수신시스템은 각 전파망원경에 설치·운용될 예정이다.
□ 4채널 수신시스템은 2011년 교육과학기술부 과학기술창의상 대통령상을 수상했고, 초소형 3채널 수신기는 2018년 과학기술연구회 우수연구성과에 선정된 바 있으며,
ㅇ 4채널 수신시스템이 설치된 KVN은 지난해 4월 사상 최초 블랙홀 관측 당시 EHT(Event Horizon Telescope, 사건지평선망원경)와 동시에 관측을 진행, 해당 관측 결과는 EHT 블랙홀 이미지의 밝기를 검증하는 자료로 사용되었다.
□ 수신시스템 개발을 이끌었던 천문연 한석태 책임연구원은 “초소형 3채널 수신기는 유럽 VLBI 관측망(EVN)의 핵심시설을 보유한 이탈리아를 비롯해 독일, 스웨덴, 핀란드, 태국, 미국 등 여러 나라들의 도입 검토가 진행 중이며, 국제 표준화를 선도하고 있다”며,
ㅇ “이 시스템이 각국 전파망원경에 설치되어 KVN과 함께 활용된다면 고감도, 고분해능으로 블랙홀 및 우주 초미세 구조의 별과 은하에 대한 관측연구가 가능해진다”고 전했다.
□ 권현준 거대공공연구정책관은 “천문학의 본고장이라 할 수 있는 이탈리아에 우리나라가 독자 개발한 수신시스템을 수출한 것은 자랑스러운 성과”라며 “KVN과 공동 관측도 수행해 우수한 성과 도출의 기반이 될 것을 기대한다”고 밝혔다.
출처:과학기술정보통신부
