천문대로 떠나는 체험여행

천문대로 떠나는 체험여행

• 테마분류 ㅣ 여행
• 등 록 일  ㅣ 2011-08-03
• 관련자료 ㅣ 10개

달이 뜬 밤하늘 아래 쓰개치마를 쓴 여인과 등불을 든 남성이 만나는 장면을 그린 ‘월하정인도’. 이 그림은 혜원 신윤복의 대표작이자 국보 135호입니다. 19세기 초에 그렸을 것이라는 추측은 있지만 작품의 정확한 제작연대는 밝혀지지 않았습니다. 현대천문학은 추정으로 남아 있던 국보그림 제작연도의 해답을 ‘달’에서 찾았습니다. 윗부분만 볼록한 형태의 달은 초승달이 아니라 부분월식이 진행 중인 보름달이라는 결론입니다. 이에 따라 ‘월하정인도’의 정확한 제작연대는 1793년 8월 21일로 밝혀졌습니다. 오늘은 '천문우주 정보DB(http://astro.kasi.re.kr)'의 도움을 받아 하늘의 일을 관찰하는 시설인 천문대에 대해 알아보겠습니다.



▶ 천문대의 정의 및 분류

천문대는 천문 현상을 관측하기 위해 설치한 시설이나 기관입니다. 천문대는 천문관측 목적이나 수단, 설립주체(국립, 공립, 사립)와 같은 기준에 따라 각각 분류할 수 있습니다.


☞ 천문관측 목적

* 위치천문학(측성학) 위주의 천문대 → 망원경 등의 시설이 대체로 소규모

위치천문학은 망원경이 나오기 이전 천문학의 주류로 별들의 위치를 정밀하게 측정, 분석합니다. 인류는 오랜 옛날부터 별들의 움직임을 관찰해 계절의 변화와 시간의 흐름을 측정하는 자료로 활용했고, 이것을 기준으로 달력과 시계를 만들었습니다. 태양과 지구, 달이 놓이는 위치에 따라 생기는 일식과 월식은 위치천문학의 연구 분야입니다. 이처럼 하늘에서 벌어지는 일을 탐구하는 위치천문학은 점성술에 많이 쓰였고, 왕권의 상징이기도 했습니다. 한편, 태양이 지구를 돈다는 믿음이 잘못된 사실임을 입증한 것은 위치천문학의 성과로 근대적 우주관 형성에 결정적인 역할을 했습니다.

* 천체물리학 위주의 천문대 → 망원경의 거대화, 정밀화

천체물리학은 천체의 내부구조, 에너지원, 진화 등을 연구합니다. 천체물리학(Astrophysics)이란 명칭은 열(별)을 의미하는 단어 Astron과 성질(물리학)을 뜻하는 그리스어 Physic이 합쳐진 것입니다. 천체물리학은 위치천문학과 달리 역사가 짧은 학문으로 19세기 이후에 발달했습니다. 망원경을 통해 먼 천체의 실상을 관측할 수 있게 된 현대에는 천체물리학이 천문학의 주류로 자리 잡고 있습니다. 천체의 스펙트럼을 분석해 별의 표면온도, 밝기, 별의 일생 등에 대해 관측하고 연구합니다. 가장 활발하게 연구되는 천체는 스스로 빛을 내는 ‘태양’으로 코로나와 채층은 일식 때마다 관측되었고, 태양의 흑점과 지구에서 벌어지는 현상과의 관계는 천체물리학자들의 연구대상입니다.

☞ 관측수단에 따른 분류

* 광학천문대

광학천문대는 멀리 있는 대상을 확대해 가까이 보는 광학망원경을 이용해 가시광선을 파장별로 분산시켜 얻은 스펙트럼을 측정, 연구합니다. 지상에서 받을 수 있는 가시광선을 방출하는 모든 천체를 관측대상으로 삼습니다. 광학망원경은 렌즈가 클수록 집광력(빛을 모으는 능력)이 높아져 성능이 뛰어나고, 통상 빛과 대기의 간섭을 피하기 위해 산 정상 부근에 설치합니다.

* 전파천문대

빛은 감마선, 엑스선, 자외선, 가시관성, 적외선, 전파 등으로 이루어져 있습니다. 이에 따라 천문학자들은 빛의 특성에 맞는 감마선 망원경, 엑스선 망원경 등을 만들어 연구를 진행합니다. 별이나 우주의 특성을 연구할 때는 전파망원경을 주로 사용합니다. 지구 밖에서 오는 전파는 미약한데 이를 효과적으로 받아들이기 위해 전파망원경의 규모는 점점 커집니다. 세계에서 가장 큰 전파망원경은 푸에르토리코 아레시보천문대에 설치되어 있고, 지름이 305m에 달합니다.
 
* 공간천문대(인공위성, 우주선)
 

▶ 아폴로-소유즈(Apollo-Soyuz)우주선          출처 : 천문우주 정보DB            ☞ 바로가기

지구의 대기는 적외선, 자외선, X선 등의 전자파를 전부 흡수해 지상에 도달하지 못합니다. 따라서 지상에서 이 전자파를 방출하는 천체를 관측하는 것은 불가능한 일이라 대기권 밖에 있는 인공위성이나 우주선에 관측 장비를 탑재합니다. 우주공간에서 관측활동을 하는 인공위성과 우주선은 공간천문대라 부르는데, 그 종류에는 태양관측천문대, 궤도천문데, 국제자외선탐사선 등이 있습니다. 

▶ 천문대의 역할과 기능

☞ 둥근 지구와 세계시간의 기준점, 그리니치 천문대

19세기 유럽에서는 지구의 기준점을 어디로 할 것인지를 두고 다툼이 일었습니다. 남극과 북극을 잇는 수많은 자오선 중 어느 것이라도 상관없지만 각 나라의 자존심이 걸린 문제라 결정이 쉽지 않았습니다. 서로 사용하는 기준선이 달라 생기는 혼란을 없애기 위해 1884년 워싱턴에서 국제자오선회의가 열리고, 여기서 영국 그리니치 천문대를 지나는 선을 경도 0°의 본초자오선으로 결정했습니다. 이렇게 결정된 본초자오선은 당시에는 항해에 많이 이용했는데, 요즘에는 각 국가 간의 정확한 위치(극동, 극서, 극남, 극북)를 결정하는 등 다양하게 이용되고 있습니다.

또 그리니치 천문대는 세계 표준시의 기준이 됐습니다. ‘그리니치표준시(GMT)’는 지구가 하루 1번 자전하는 것을 기준으로, 즉 지구가 15°씩 돌아갈 때마다 1시간씩 지나는 것으로 시간을 나타냅니다. 그리니치 천문대에서 동쪽방향으로 180°지점은 12시간 빠르고, 서쪽방향으로 180°지점은 12시간 느립니다. 같은 곳인데도 동쪽으로 왔을 때와 서쪽으로 왔을 때 24시간의 시간 차이가 나타나는 현상이 벌어집니다. 이런 모순을 해소하기 위해 경도 180°태평양 부근에 날짜변경선을 설정했습니다. 이 선을 서쪽에서 동쪽으로 지날 때는 하루를 빼고 증가하는 시간을 더해주고, 동쪽에서 서쪽으로 지날 때는 하루를 더하고 증가하는 시간은 빼서 하루 차이를 보정해줍니다. 우리나라 표준시는 현재 경도 135°를 기준으로 하고 있으며, 그리니치 천문대가 있는 런던과는 -9시간의 시차가 있습니다.

 

☞ 태양관측, 행성들의 변화 관찰 및 연구, 혜성 감시 등

천문대에서는 태양을 관측하면서 변화를 감지합니다. 만약 태양에서 돌발적으로 많은 양의 에너지를 방출하는 폭발적인 현상인 플레어(flare)가 생기면 2~3일후 지구에서는 오로라가 발생하고, 통신위성이 고장을 일으키거나 무선통신에 장애가 발생하기 때문에 태양 활동을 감시하는 것은 매우 중요한 일입니다. 또 지구에 충돌할 위험이 있는 혜성이 있는지 감시하는 일도 합니다. 이밖에도 천문대는 행성, 항성, 은하계, 외부은하 등에 관한 관측과 이론 연구, 우주전파연구, 인공위성의 궤도와 천체역학연구, 천문기기 개발 연구 등을 진행합니다. 한편 국립천문대는 대민업무로 일력자료 발표, 표준시 결정, 음·양력 대조증명 발급 등의 업무를 수행합니다.

 

▶ 천문관측 기구

☞ ‘하늘을 보는 눈’ 망원경

▶ 망원경         출처 : 국가문화유산 종합DB          ☞ 바로가기

망원경은 1608년 네덜란드의 한스 리페르셰이가 처음 발명한 것으로 알려져 있습니다. 그는 안경 만드는 일을 하다가 우연히 두 개의 렌즈를 적당한 거리에 겹쳐놓으면 물체가 크게 보인다는 것을 발견했습니다. 망원경이 발명되었다는 소식을 전해들은 당시의 과학자 갈릴레오는 스스로 원리를 깨닫고 망원경을 만들어 천체관측에 이용합니다. 갈릴레오는 달의 크레이터, 금성의 모양 변화, 목성 위성의 움직임 등을 관찰했습니다. 이후 천문학은 망원경과 함께 발전했습니다.

망원경에는 렌즈가 지닌 두 가지 기능이 결합되어 있습니다. 첫째는 먼 곳에 있는 물체의 상을 맺히게 하는 결상기능입니다. 볼록렌즈나 오목거울을 써서 멀리 있는 물체의 빛을 모으고 초점 거리 만큼 떨어진 곳에 상을 맺습니다. 둘째는 맺힌 모양을 크게 해서 보는 접안렌즈의 확대기능입니다. 즉, 볼록렌즈나 오목거울이 별빛을 모아 초점부위에 모양을 맺으면 접안렌즈로 그 모양을 확대해서 보는 것입니다.

천체 망원경과 일반용 망원경의 큰 차이 중 하나는 상(像)이 뒤집혀 있는지의 여부입니다. 일반 망원경은 상이 뒤집혀 있으면 불편해서 렌즈나 거울을 추가해 상을 똑바로 세우는 장치를 추가합니다. 하지만 이런 과정은 빛에 손실을 줘 선명한 상을 만드는데 장애가 되기 때문에 천체 망원경에는 쓰지 않습니다. 그리고 천체들은 상이 뒤집혀 있어도 큰 문제가 되지 않기 때문에 상을 똑바로 잡는 장치를 추가하지 않습니다.

 

☞ 사람을 의롭게 하는 그릇, 혼천의

▶ 혼천의          출처 : 천문우주 정보DB  ☞ 바로가기

 혼천의는 고대 중국의 우주관인 ‘혼천설’(천동설)에 기초해 기원전 2세기에 만들어졌다고 전해집니다. 혼천의가 우리나라에 언제 전해졌는지 확실하지 않지만 대체로 삼국시대 후기 또는 통일신라시대부터 사용했을 것이라고 짐작하고 있습니다. 우리나라에서는 세종대왕의 명으로 혼천의를 만든 것이 최초라고 알려져 있습니다. 혼천의는 천체의 운행과 위치를 관측하던 장치로 지평선을 나타내는 둥근 고리와 지평선에 직각으로 교차하는 자오선을 뜻하는 둥근 고리, 그리고 하늘의 적도와 위도 등을 나타내는 눈금 등이 달린 원형의 고리를 짜 맞추어 만든 천문기구 입니다. 혼천의는 천문 관측의 기본적인 기구로 조선시대 천문역법의 표준시계 같은 구실을 했습니다.



▶ ‘별’ 보는 곳, 천문대

천문대를 찾아 갈 때 자동차가 내뿜는 불빛은 엄청난 광해요소로 별빛 관측을 방해합니다. 따라서 천문대에는 반드시 해가 지기 전에 도착해야 합니다. 그리고 천문대에 갈 때 준비하면 좋은 물품이 몇 가지 있습니다. 먼저 나침반은 별을 찾거나 별의 움직임을 쫓을 때 유용합니다. 쌍안경은 맨눈으로 보는 것보다 수십 배 이상 밝고 맑은 별빛을 볼 수 있습니다. 손전등은 광해를 피해 어두운 곳에 위치한 천문대 방문에 필수품입니다. 다만 별을 볼 때 사용하려면 전등 앞에 필터나 비닐을 씌워 빛을 약하게 해야 합니다.

한편 천체망원경은 인공적인 빛과 열을 피해야 하기 때문에 망원경이 있는 공간은 난방을 할 수 없습니다. 이 때문에 두꺼운 옷을 꼭 준비해야 합니다. 이밖에도 별을 본 시간을 적어 두기 위한 노트나, 간단한 먹을거리는 별 보는 일의 소소한 즐거움을 더해 줄 것입니다.
 
 

 ☞ 강원도 영월 ‘별마로 천문대’ (http://www.yao.or.kr)

▶ 별마로 천문대 보조관측실          출처 : 별마로 천문대         ☞ 바로가기

별마로 천문대는 ‘별을 보는 고요한 정상’이라는 뜻으로 영월 봉래산 정상(해발800m)에 있습니다. 별마로 천문대에는 지름 80cm인 주망원경과 여러 대의 보조망원경이 설치되어 있어 달이나 행성, 별을 잘 관측할 수 있습니다. 주요시설은 세 가지로 지하 1층에서 지상 1층에 걸쳐 있는 플라네타륨(천체투영관)과 3층 옥상에 설치된 보조관측실, 그리고 주관측실입니다.
 
방문객은 먼저 플라네타륨에서 예비 천문지식과 별자리에 대해서 설명을 듣습니다. 그런 다음 3층으로 자리를 옮겨 망원경을 통해 천체를 관측합니다. 플라네타륨은 반구형의 천장에 밤하늘의 모습을 구현한 천체투영관입니다. 플라네타륨은 천문학적 원리를 체험시키고 교육시키기 위한 시설입니다. 여기서는 현실에서 볼 수 있는 천문현상을 인공적으로 만들어내 방문객에게 보여줍니다. 주관측실의 지름 80cm 망원경의 집광 능력은 사람 눈의 1만 배 이상, 즉 1만 명의 눈에 들어온 빛을 모두 모은 만큼입니다. 사람의 눈은 6등성까지 볼 수 있지만, 이 망원경은 16등성까지 볼 수 있습니다. 



☞ 경기도 양주 ‘송암 스페이스 센터’ (http://www.starsvalley.com)

▶ 60cm 리치크레티앙식 망원경          출처 : 송암 스페이스 센터         ☞ 바로가기

송암 스페이스 센터는 한일철강 회장을 역임한 송암 엄춘보가 계명산 형제봉(해발 430m)에 설립한 사설 천문대입니다. 이곳에는 방문자 센터와 플라네타륨, 챌린저 러닝 센터 등으로 구성된 스페이스 센터와 천문대가 함께 있는 천문테마파크입니다. 챌린저 러닝 센터에서는 우주에서 발생할 수 있는 여러 가지 상황에서 임무를 수행함으로써 우주선에 승선한 사람의 리더십을 기르고 상황 대처능력을 키우는 학습센터로 한 마디로 우주여행 시뮬레이션 센터입니다. 스페이스 센터에서 케이블카를 타고 이동하면 천문대에 닿습니다. 천문대는 3층 건물로, 1층에는 영상 강의실, 3층에는 주관측실과 보조관측실이 마련되어 있습니다. 송암 스페이스 센터에 있는 주망원경은 한국천문연구원에 의뢰해 만든 순수 국산 망원경 1호로 60cm 리치-크레티앙식입니다. 이 망원경을 통해 작은 망원경으로 쉽게 발견하지 못하는 별들의 모임과 별들의 탄생지, 은하를 관측할 수 있습니다. 송암 스페이스 센터는 지상 4층 규모의 연수, 숙박 시설인 스타 하우스(Star House)를 마련해 별을 보는 사람들이 편히 쉴 수 있도록 안내하고 있습니다.



☞ 경남 김해시 ‘김해 천문대’ (http://www.astro.gsiseol.or.kr)

김해 천문대는 밀레니엄 기념사업 중 하나로 천체와 우주에 대한 일반인의 궁금증을 해소하고, 청소년들에게 꿈과 희망을 주며, 시민들에게 낭만과 추억을 선사하기 위해 추진되어 2002년 2월 개관했습니다. 천문대의 형상이 알을 닮은 것은 기원전 김해지역에 존재했던 가락국의 시조인 김수로왕이 알에서 태어난 것에서 유래되었다고 합니다. 수로왕의 왕비인 허황옥은 인도의 아유타국 출신의 공주로 알려졌는데, 요즘과 같은 첨단 항해장비가 없던 당시 허 황후가 배를 타고 가락국으로 올 때 별을 보고 항해해 왔을 것으로 추측하고 있습니다. 또 가락국의 왕자가 진례 토성 위의 상봉에 천문을 보기 위해 첨성대를 쌓았다는 역사적 사실이 전해오고 있는데, 지금도 그 곳을 별을 보는 곳이라 해서 ‘비비단’이라고 부른다고 합니다. 이런 역사적 사실로 김해지역을 중심으로 형성된 고대국가 가야는 별과 매우 깊은 관계가 있다고 볼 수 있고, 김해 천문대는 시민 천문대이자 가야의 천문대를 계승한다는 의미도 지니고 있습니다.  

김해 천문대는 분성산(해발 371m)에 위치에 있으며, 플라네타륨과 전시관, 제1관측실, 제2관측실, 보조관측실로 구성되어 있습니다. 김해 천문대는 다른 천문대와 달리 주망원경을 설치한 돔이 2개로, 제1관측실에는 구경 20cm의 굴절망원경, 제2관측실에는 구경 60cm의 반사망원경이 설치되어 있습니다. 또한 보조관측실에 설치된 망원경 4대는 모두 구경 10cm가 넘는 굴절식 망원경입니다.

 

☞ 충북 단양 ‘소백산 천문대’ (http://soao.kasi.re.kr) 

▶ 소백산 천문대          출처 : 천문우주 정보DB                                   ☞ 바로가기

소백산 천문대는 우리나라 천문학 연구의 중심기관인 한국천문연구원에 소속되어 있습니다. 신라의 첨성대, 고려의 서운관, 조선의 관상감 등 천문연구기관의 전통을 소백산 천문대가 이었고, 지금은 보현산 천문대가 국가의 중추적 천문대 역할을 하고 있습니다. 소백산 천문대는 해발 1394m의 제1연화봉 정상에서 조금 내려 온 곳에 세워져 있고, 이곳에 구경 61cm의 반사망원경이 설치되기 전까지 우리나라에는 연구용 망원경이 존재하지 않았습니다. 소백산 천문대의 망원경을 사용해 관측할 수 있는 자격은 원칙적으로 국민 누구에게나 있지만 실제로는 실력 있는 전문가들만이 사용할 수 있어, 천문대에서는 천문 관측 신청서를 받아 망원경 관측 시간을 배정하고 있습니다. 이처럼 소백산 천문대는 전문가들을 위한 천문대이기 때문에 일반인의 접근에는 한계가 있습니다. 하지만 우리나라 근대 천문학의 역사를 보고, 익히려는 이들에게 소백산 천문대는 열려 있습니다. 소백산 천문대는 주간 견학, 제한적으로 허용되는 야간 견학, 천문학 주제 연구 연수프로그램 이렇게 세 가지 방식으로 방문자를 맞이합니다.

 

☞ 경북 영천 ‘보현산 천문대’ (http://boao.kasi.re.kr)

영천시 정각리의 별칭은 ‘별빛마을’입니다. 천문대로 오르는 길가의 가로등에는 등갓을 씌워 놓았는데, 이는 인공적인 가로등 불빛으로 인해 별빛이 방해받는 걸 막기 위한 영천시의 노력입니다. 우리나라 대표 천문대가 영천에 들어서기까지 약 10여년에 걸친 부지선정 과정의 시간을 보냈습니다. 전국 80여 개의 산을 선정하고, 기상조건, 산정의 넓이, 광해여부, 겨울 적설량, 접근성 등을 검토해 후보지를 선정하고 현지답사와 조사를 거쳤습니다. 보현산은 청정일수가 많고, 비가 적게 내리며, 적설량이 적다는 지정학적 장점으로 천문대 부지가 됐습니다.

보현산 천문대는 해발 1162m에 위치해 있으며 우리나라에서 가장 큰 1.8m 광학 망원경이 설치되어 있습니다. 좋은 망원경으로 우주를 관측하고 싶은 천문학자들에게 보현산 천문대에 있는 1.8m 망원경은 선망의 대상입니다. 이 망원경을 사용하려면 3~6개월 전에 제안서를 작성해 선정위원회에 신청해야 하고, 위원회는 평가를 통해 허락 여부를 결정합니다. 보현산 천문대는 전문적인 연구자를 위한 시설이라 일반 시민이 자유롭게 방문할 수 있는 곳은 방문자센터 뿐입니다. 하지만 보현산 천문대는 일반 방문객을 위해 4월, 5월, 6월, 9월, 10월의 네 번째 토요일에 전문가의 강연을 듣고 천문대 시설을 돌아볼 수 있는 주간 공개행사를 실시하고 있습니다. 또한 과학의 달인 4월에는 월령을 고려해 밤 11시까지 천문대를 공개하는 별 축제를 엽니다. 그 외의 기간은 망원경의 하계정비(7, 8월)와 동절기(11월~ 이듬해 3월) 도로 결빙으로 차량 통행의 위험성 때문에 주간 공개행사를 실시하지 않습니다.

 

※ 참고자료

*『천문대 가는 길』전용훈 글, 심보선외 사진, 도서출판 이음, 2008
*『대단한 하늘여행』윤경철 지음, (주)푸른길, 2011
* 함께 만드는 별빛 세상, 천문노트 http://www.astronote.org/first/first.php
* 밤은 천개의 눈물 (네이버 블로그) http://blog.naver.com/njinka
* 네이버 지식사전 http://terms.naver.com
* 위키백과 http://ko.wikipedia.org

- 국가지식포털 객원기자 조은미 -

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