상상, 그 이상의 피사체를 찍다
우주 망원경을 만들고 빛을 분석하는 곳
    
     

얼마 전 초대형 보름달 ‘슈퍼문’의 우주쇼가 벌어졌다. 너도 나도 슈퍼문을 촬영하기 위해 열을 올렸다. ‘카메라’ 의 발전과 카메라 이용자들의 증가로 미지의 세계인 ‘우주’ 에 대한 사람들의 관심 은 더욱 더 커졌다. 아마 ‘렌즈’ 의 발전 역사가 이 흐름을 주도한 다고 해도 과언이 아닐 것이다. 일반 카메라로는 담을 수 없는 천 체, 상상만으로도 특별한 우주에서 촬영하는 지구의 모습을 볼 수 있는 ‘렌즈’ 를 만드는 국내 유일한 곳, 사람들의 눈에 보이지 않는 빛과 색들을 분석하고 측정표준을 만들어 내는 곳, KRISS의 우주광학센터와 광도센터이다.

사람의 눈을 뛰어넘는 카메라
사람의 눈에 비친 3차원의 세상을 2차원인 종이에 기록하기 위해 탄 생한 카메라는 사람들의 삶을 오래도록 기록해주고, 기억하게 해주는 역할을 해왔다. 사람들은 최대한 ‘눈’으로 보는 세상과 흡사하게 나타 내는 카메라를 선호해왔다. 하지만 이제 ‘눈’처럼 보이는 것을 뛰어 넘어 더 아름답고, 특별하게 나타내 주는 카메라에 환호하며 많은 카
메라 이용자는 어떤 렌즈를 사용해 좋은 사진을 찍을 수 있을까 고민 하는 시대에 살고 있다.

일상을 특별하게 담는 카메라가 카메라의 전부는 아니다. 인류의 우 주에 대한 꾸준한 관심은 ‘관측’ 에 대한 발전을 이룩해왔는데, 그 결 과는 천체망원경과 우주망원경의 개발로 대표된다. 천체망원경은 하 늘의 별을 관찰하기 위한 목적으로 만들어졌고, 우주망원경은 우주 에서 우주를 관찰하거나 지구를 관찰하기 위한 목적으로 만들어졌다. 이들은 사람들의 눈으로 쉽게 볼 수 없는 세상을 관측할 수 있게 하 는 카메라의 일종이다. 하지만 이 망원경들은 목적이 특수한 만큼 만 드는 것도 쉽지 않다.

KRISS 우주광학센터에서는 우주용 고해상도 인공위성 카메라의 광 학부품과 대형 천체망원경을 개발, 제작하면서 우리나라의 기초과학을 지원하고 이 분야의 국가경쟁력을 높이기 위한 연구를 하고 있다.

광도센터는 다양한 업무 가운데 한가지로 분광광원을 개발하고 광측 정, 색측정 분야 등의 측정표준을 확립하는 연구를 통해 우주용 카메 라, 천체망원경 그리고 일반 카메라에 이르기까지 카메라 제작에 측 정표준을 제공하고 렌즈 개발에 협력한다.

하늘로 보내는 ‘눈’
“위성을 만들 때 가장 중요한 부분이 주경(제일 큰 반사경)입니다. 위성의 목적은 지구를 촬영하기 위한 것인데, 이 역할을 해주는 것 이 주경입니다. 그러니 위성의 성공을 좌우하는 것이라고 볼 수 있 는데, 이것을 만드는 것이 쉽지 않습니다. 현재 직경 1미터까지 우주 반사경 기술개발은 성공했지만 더 큰 사이즈는 아직 입니다. 작은 것부터 시작해 하나씩 검증을 하며 개발해 나가려고 합니다.”

우주광학센터는 대면적 반사경을 가공하는 일을 주된 업무로 하고 있다. 반사경의 표면을 아주 정밀하게 가공하는 것은 흡사 한라산 을 속도방지턱까지 깎는 것과 같이 고도의 노력과 정밀함을 필요 로 하는 작업이다.

우주광학센터에서 대형반사경의 가공을 시작한지는 십여 년 전부 터이다. 오랜 역사를 가지고 있지는 않지만, 기간에 비해 빠르게 발전한 것은 자체적으로 보유한 비구면 측정기술 덕분이었다. 자 체적인 측정기술이 있었기 때문에 비구면 가공 기술을 더 빠르게 할 수 있었다.

“우주망원경을 만들 때 특히 어려운 것이 지상에는 중력효과가 있 지만 우주에는 중력이 없기 때문에 지상에서 만든 것의 형태가 변 형될 수 있다는 점입니다. 그래서 중력이 없는 상황을 재현해서 렌 즈를 만들어야하는데, 재현이 어렵기 때문에 중력이 있는 상황에서 중력이 없어지면 어떻게 되는지 시뮬레이션과 실험을 통해 만들어 나가고 있습니다.”

지구와 다른 우주환경에 적합한 렌즈를 만드는 일이 고되지만 우 리 손으로 만든 광학부품이 인공위성에 실릴 수 있다는 기대를 가 지고 최선을 다하고 있다. 얼마 전 10년째 업무협력을 해온 항공우 주연구원의 다목적위성 3A호의 적외선 광학계부분을 담당하여 만 들게 된 것이다.

이 위성이 발사되면 국내에서 만든 광학부품으로는 다목적 위성에 처음 실리게 된다. 우주광학센터는 중저급 반사경은 국내에서 제작 이 가능하도록 국내 산업체에 기술 이전을 할 계획을 가지고 있으며 앞으로 대형 반사경을 만드는데 더 집중을 기하려고 한다.

‘빛’을 아우르는 힘
“광도센터에서 카메라와 관련 있는 업무는 빛의 양과 색에 대한 측 정표준을 제공해 카메라의 필름 역할을 하는 이미지센서에 어떤 파 장의 빛이 얼마나 들어가야 촬영이 되는지를 분석해 주는 것과 우 주광학센터에서 카메라 부품을 만들어 평가할 때 필요한 측정표준 을 제공하는 것입니다.”

사진을 빛으로 그리는 그림이라고 말하듯 카메라로 사진을 찍을 때 가장 중요한 것은 빛의 양이다. 특수한 목적을 가진 카메라의 경우 는 더욱 더 빛의 양을 측정하는 것이 필요하고 중요하다. 광도센터 에서는 분광복사휘도 표준을 확립하고 표준광원을 개발하여 카메 라의 센서를 교정하고, 카메라의 성능을 개선하는데 필요한 정보를 제공한다.

특히 색채표준은 기계의 측정값을 사람이 느끼는 색으로 연결해주는 것으로, 상당히 복잡한 형태로 카메라의 내부에 스며들 어 있다. 많은 회사들이 카메라를 만들어내고 카메라가 발전을 해가 면서 각 회사들의 노하우로 다양한 색들을 표현하고 있지만, 그 기 본이 되는 것이 색채표준이고 분광특성이다.

“저희가 현재 기획하고 있는 것이 사람이 볼 수 없는 것을 찍는 카메 라를 만드는 것입니다. 사람이 보는 RGB가 아닌 다른 색을 넣어 사 진을 찍는 것입니다. 예를 들어 적외선 카메라를 쓰면 어두운 곳에서볼 수 있는 것처럼 목적에 따라 파장을 다르게 선택하면 색깔의 차 이로 재질을 구분해 낼 수 있습니다. 특정한 목적을 가진 분광카메 라라는 개념입니다.”

사람이 볼 수 있는 가시광선이 아닌 적외선을 이용한 카메라를 만들 면 당도에 따라 과일의 색이 달라 보인다거나 재질에 따라서 색이 달 라 보이는 등 이미 우리에게 정해져있는 색에 대한 편견을 깨고 특수 한 목적에 맞는 결과를 얻을 수 있다. 어쩌면 많은 사람들의 상상 속 에서 그려보았던 마음을 찍는 카메라가 눈앞에 펼쳐지는 일은 이제 시간문제일지도 모르겠다. 과학자들의 세심하고 열정적인 노력들이 매일 우리를 새로운 카메라의 세상에 다가가게 한다.