아주경제 21년 9월 칼럼/최준석제임스 웹 우주망원경은 로켓에 싣고 우주로 올라간다. 위 사진은 로켓에 포개는 것을 연습하는 장면 같다./이미지 나사.한국 천문학자들은 한명도 없다. 역시 그랬던가? 제임스 웹 우주 망원경(JWST)이 10월 31일에 발사되면 미국은 언론 보도가 많다. 제임스·웹 우주 망원경은 허블 우주 망원경으로 대신하는 차세대 우주 망원경. 우주 망원경은 지상이 아니라 우주 공간에 올라가서 천체를 관측한다. 우주에서는 지상보다 별의 빛을 훨씬 정확하게 관측할 수 있다. 지구 대기의 빛 산란이란 방해를 받지 않기 때문이다. 실제, 허블 망원경은 놀라운 관측을 했다. 제임스 웹 우주 망원경은 허블보다 성능이 100배라고 하니 성공적으로 발사될 예정된 장소(라그랑 주점 L2)에 위치하면 더 놀라운 관측 결과를 낼 것으로 기대된다. 그래서 제임스 웹 우주 망원경을 갖고 연구하는 한국 연구자가 있는지 궁금했다. 제임스 웹 우주 망원경은 미국 항공 우주국(NASA)과 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA)이 힘을 모아 만들었다. 한국의 기여는 없다. 거대 과학(Big Science)프로젝트 측은 장비 사용을 자국 이외의 외부 연구자에게도 일부 개방한다. 제임스·웹 우주 망원경도 그 높은 관측 시간의 일부를 좋은 연구 주제를 갖는 다른 나라의 연구자에게 제공하려고 했다.NASA사이트를 찾아보면 제임스 웹 우주 망원경이 라그랑 주점 L2(지구에서 보면 태양이 아니라 반대편에 있는)에 도달하면 그것을 이용해서 관측할 수 있는 연구 과제 제안을 받아 그것을 심사한 결과가 있다. 2020년 11월 24일 접수를 종료하고, 결과는 3월 21일 발표했다. 심사 결과는 우주 망원경 과학 연구소(STScI, Space Telescope Science Institute)사이트에 게재되고 있다. “제임스 웹 제1주기 일반 관측자/아카이브 연구 결과”(JWST Cycle 1 GO/AR Results)라는 자료이다. 제임스 웹 우주 망원경은 발사 후 일정 시간이 지나면 본격적인 과학 연구에 투입된다. 향후 5~10년 가동하지만 시기별로 나누어 장비를 사용하게 된다. 우선 제1주기는 2022년의 어느 시점까지 6000시간을 일반 관측자에게 할당할 예정이다. 시간을 배정 받은 천문학자를 그가 속한 국가별로 분류한 표가 있다. “책임 연구자”(Principal Investigator, PI)인구 통계가 가장 먼저 나온다. 책임 연구자는 특정의 독립 프로젝트의 리더이다. 책임 연구자 전체의 수는 258명으로 나라별로 보면 미국이 180명으로 영국이 22명, 독일이 14명, 캐나다와 네덜란드가 각각 10명의 순으로 많다. 미국 유럽 캐나다가 프로젝트에 돈을 투자했으니 그 나라의 연구자가 많이 선택된 것은 당연하다. 3국이 막대한 자금(100억달러 약 12조원)을 투입하고 우주 망원경을 만든 것은 자국 천문학 연구를 지원하기 위해서였다. 한국은 어떨까? 4명이 책임 연구자가 되겠다고 제안서를 냈지만 안타깝게도 하나도 뽑지 않았다. 다른 동 아시아 국가들의 천문학자는 얼마나 책임 연구원이 되었을까. 일본이 역시 천문학 강국이다. 37명이 책임 연구자로서 제안서를 제출하고 3명이 선정됐다. 눈에 띄는 것은 대만이다. 대만은 8명이 신청하고 이들이 뽑혔다. 이 밖에 중국이 5명이 신청하고 한명 선정됐다.책임 연구자 외에 공동 책임 연구자(CoPI, Co-Principal Investigator)자료도 있다. 공동 책임 연구자는 말 그대로 책임 연구자와 프로젝트 진행 책임을 나눠지는 사람이다. 공동 책임 연구자 명단에도 한국 천문학자의 이름은 보이지 않는다. 일본은 8명, 대만은 한명이 이름을 올렸다.그 다음은 공동 연구자(Co-Investigator)의 통계이다. 공동 연구자는 주로 연구자를 돕고 연구하는 사람. 한국인 11명이 들어 있다. 일본은 104명, 중국 27명, 대만 10명 순이다. 미국은 2080명, 영국은 302명이다.제임스·웹 우주 망원경을 가진 연구의 책임 연구원이 되고 자신의 과학적 문제를 풀려고 한 한국 천문학자는 누구였는지를 생각했다. 몇년 전에 취재한 적이 있는 경희대 우주 과학과 이·정은 교수가 떠올랐다. 이정은 교수는 원시별의 탄생과 행성의 생성을 연구한다. 지상 최대의 전파 망원경 간섭계인 ALMA(칠레·아타카마 사막 소재)을 이용하고 태어나는 원시별의 행성 원반에서 유기 분자를 2019년에 검출하고 있다. 그에게 전화를 하고 물었다. 이 교수는 “제 이름으로 직접 신청하지 않고 경희 대학 박사 과정 학생과 천문 연구원의 박사 후 연구원을 PI라는 관측 프로젝트 2개를 신청했다. 둘 다 탈락했다. 경희대 학생이 제안은 매우 높은 평가를 받았지만 아쉽게 탈락한 “이라고 말했다. 제가 제대로 전화를 건 것이었다. 한국인이 책임 연구원이 되면 신청한 프로젝트 4건 중 2건의 내용은 파악했다. 다른 2건은 누구일까. 이 교수도 모른다고 말했다.이 교수는 공동 연구자로서는 하나의 프로젝트가 성공적으로 관측 시간을 확보했다고 말했다. 이 교수의 이야기를 듣고 우주 망원경 과학 연구소 사이트에 들어가서 자료를 더 조사했다. 우주 망원경 과학 연구소는 허블 우주 망원경의 운영과 관리를 담당하는 기관인 제임스 웹 우주 망원경의 운영 관리도 한다. 미국 메릴랜드 주 볼티모어의 존스. 홉킨스 대학에 위치하고 있다. 한국인 관련 자료가 더 보였다. 공동 연구자로 참여한 한국인의 이름이 몇개 나온다. 11명 전원의 이름을 확인하지 못 했다. 경희대 이정은 교수와 김철환 학생, 그리고 고등 과학원(KIAS)물리학부의 전·현성 박사 한국 천문 연구원의 양·유진 박사(광학 천문 본부 은하의 진화 그룹장)한국 천문 연구원인 김재용 박사(우주 천문 그룹)의 이름이 보인다. 그들은 무엇을 연구하고 있는 거지?허블 망원경이 찍은 100억 년 전 우주의 모습. 허블 딥 필드라고 한다. 북두칠성 위치 부근의 별이 없을 것 같은 지점에 허블 망원경을 들이대고 사진을 계속 찍은 결과 이런 오래된 우주를 볼 수 있었다./이미지 나사.허블 망원경이 찍은 100억 년 전 우주의 모습. 허블 딥 필드라고 한다. 북두칠성 위치 부근의 별이 없을 것 같은 지점에 허블 망원경을 들이대고 사진을 계속 찍은 결과 이런 오래된 우주를 볼 수 있었다./이미지 나사.제임스 웹 우주 망원경은 1990년부터 가동되던 허블 우주 망원경으로 바뀌게 된다. 허블 우주 망원경은 수많은 성과를 거두고 그 중에서도 가장 큰 성과로 꼽히는 것은 “허블 딥 필드”(Hubble Deep Field)발견이다. 허블 딥 필드는 북두칠성의 근처에 있었고, 100억광년 이상 떨어진 은하가 있는 작은 영역을 가리킨다. 연세대 천문학자의 이석연 교수(은하 진화 연구)는 “모든 사람을 위한 빅뱅 우주론”의 책에서 허블 딥 필드의 이야기를 많이 들려준다. 이 교수의 이야기를 옮기자. “허블 딥 필드 프로젝트는 우주 나이가 30억~40억년의 때를 관찰하는 연구 계획이었다. 이 시기는 은하들이 생기기 시작했을 때였다. 관측되는 하늘의 크기는 100미터의 거리에 있는 테니스 공 정도로 작다.(북두칠성선 근처)이 영역은 이전의 관측에서는 어떤 천체도 보고된 적이 없는 빈 하늘이었다. 허블, 딥·필드·프로젝트는 어떤 의미에서 아무것도 없는 하늘을 어지럽게 바라본다는 무모한 계획이었다.연구 팀은(1995년 12월)10일을 넘는 귀하의 허블 관측 시간을 공중에 사용한 결과 위업을 이뤘다. 그들은 아무것도 없어 보였다 우주에서 100억년 전 우주의 모습을 들여다보았다. 놀랍게도 그때 이미 우주는 은하로 가득했다”제임스 웹 망원경의 목표는 무엇일까. NASA는 제임스 웹 우주 망원경의 목표를 4개라고 밝혔다. 4가지 목표는 ⓵ 빅뱅 이후에 태어난 최초의 은하 혹은 발광 물체를 찾아 ⓶ 은하가 처음 만들어진 뒤 어떻게 지금까지 진화했는지 조사하고 ⓷ 별 형성을 첫번째 단계에서 행성 시스템 형성까지 관찰하고 ⓸ 행성 시스템의 물리 및 화학 특성을 측정하고 여기에는 우리 태양계가 포함된다, 그리고 행성 시스템에 생명이 있을 가능성을 조사하고 있다. 제임스 웹 망원경은 허블 망원경보다 주로 거울도 크고 성능이 100배 좋다. 망원경이 좋다는 것은 멀리서 볼 수 있다는 것을 말한다. 멀리 보다는 것은 더 먼 과거를 관측할 수 있다는 뜻이다. 제임스 웹 우주 망원경 사이트는 “허블 망원경이 걸음마 은하들(toddler galaxies)을 봤다고 하면 제임스 웹 우주 망원경은 아기 우주(baby galaxies)을 볼 수 있다”로서 “특히 최초의 별을 볼 수 있다”고 말했다. 허블 망원경이 우주 나이 30억-40억살 때의 허블 딥 필드를 포함한 우주가 빅뱅 후 10억년 때까지 모습을 봤다고 하면 제임스 웹 우주 망원경은 빅뱅 후 3억~4억년까지 보인다고 기대된다.경희대 이·정은 교수가 참여하는 연구는 NASA가 밝힌 제임스 웹 우주 망원경의 목표 3번째(별 형성 관측)와 4번째 카테고리(행성 시스템의 물리 및 화학 특성 측정)에 속한다. 이 교수는 전화에서 자신의 연구를 이렇게 설명했다. “지금까지는 원시별이 탄생할 때 나중에 행성이 된 원반에서 기체를 보았다. 제임스 웹 우주 망원경은 뛰어난 장비라 더 볼 수 있다. 기체가 되기 전에 얼음 상태에 있는 것을 보려고요. 몇가지 여건이 다른 원시별에게 그런 것을 관측하고 유기 분자 성분이 별이 만들어지는 환경에 의해서 어떻게 변하는지 연구하고 싶다”이라고 말했다. 고등 과학원의 전·현성 연구원(외부 은하 관측 전공)는 3개의 프로젝트에 공동 연구자로 참여하고 있다. 정·현성 연구원은 초대형 블랙 홀과 활동 은하 핵(Active galactic nucleus)연구자. 그가 참여하는 연구 과제의 하나는 “다시 이온화 시기에 있는 가장 먼 퀘이사를 제임스 웹 우주 망원경으로 종합적으로 볼 “이다. 빅뱅 후 4억년 당시의 퀘이사라는 천체를 본다는 프로젝트이다. 퀘이사는 초대형 블랙 홀이 만들어 내는 거대한 발광체. 정·현성 연구원은 연구 내용을 묻는 E메일 질문에 답변으로 “초기 우주에서 활동 은하의 블랙 홀이 얼마나 무거웠는지 꽤 무거웠다면 그들은 무거운 은하가 모여서 있는 환경을 좋아할까, 혹은 블랙 홀의 성장 과정에서 얼마나 많은 빛이 주변을 이온화시킬 것인지를 알고 있다”라고 말했다.그동안 제임스·웹 우주 망원경의 이야기를 오래 한. 그 이유는 한국 천문학의 현재 주소 다시 점검이다. 한국 천문학은 일본에는 맞추지 못하고 활약하는 대만에도 못 미치는 것이 아닌가 싶다. 대만은 하와이에 SMA라는 전파 망원경 간섭계를 가동하기 시작한 것이 2003년이다, 그런 것이 쌓였기 때문에 2010년대 초반 칠레의 세계 최대 전파 망원경 간섭 모두 ALMA건설 때 적극적으로 참여한 바 있다. 한국은 드디어 해외 천문대의 지분을 확보하고 새로운 대형 망원경 건설에 회원사로 참여하는 수준이다. 한국 천문 학회의 유 동수(류·동수)회장(울산 과학 기술원 물리학과 교수)는 나에게 이런 얘기를 했다. 기초 과학 연구원(IBS)에 기초 과학 분야에 걸쳐서 연구단이 31개 있는데 천문학 분야의 연구단은 1개도 없다고 한다. 천문학은 기초 중 기초 과학에 속한다. 한국은 천문학에 사용 세금의 절대 금액이 적다. 한국 천문 학계는 또 후발 주자인 한국이 세계 천문학에 따라잡기로 중성미자 관측소 건설을 지난해 말 과학 기술부에 제안했다. 그 제안에 당국이 어떤 반응을 보였다는 말을 들은 적이 없다. 세종 때 천문 관측이 세계적인 수준인 것처럼 묘사하는 드라마를 본 적이 있다. 그때는 그럴지도 모르지만 21세기 한국 천문학은 전혀 다르다. 드라마에 취할 때가 아니다. 천문학 연구를 지원해야 한다.