우주와 위성

국제 거대전파망원경(Square Kilometre Array) 프로젝트 참여 예정(3.17)

hsddunk 2025. 3. 18. 20:53

우리나라가 인류 역사상 가장 거대한 전파망원경을 건설하는 국제 프로젝트에 참여할 예정이다.

 

기존 전파망원경과 SKA 주요 스펙 비교./우주항공청

 

대한민국은 국제 거대전파망원경(Square Kilometre Array, SKA) 프로젝트에 적극적으로 참여하고자 하였다.  2024년 7월 25일부터 26일까지 개최된 'SKA Korea' 여름 회의에서는 국내 여러 대학과 연구기관의 전문가들이 모여 SKA 프로젝트 참여 현황과 향후 계획을 논의하였다. 

 

또한, 2024년 1월에 발표된 자료에 따르면, 한국은 SKA 건설 및 운영비의 약 1.3%를 분담하며, 총 사업비는 1,986백만 유로(2021년 기준)로 책정되었고, 한국의 분담금은 약 356억 원이다.  이러한 분담금은 과학기술정보통신부가 직접 관리하며, 조약 체결 및 국제기구 가입 절차를 진행하고 있습니다.

 

이번에 우주항공청은 오는 18일 스위스 취리히에서 개최하는 국제 거대전파망원경 관측소(SKAO) 이사회에 참석해 인류 역사상 가장 거대한 전파망원경을 건설하는 '국제 거대전파망원경(Square Kilometre Array) 프로젝트'에 공식 참여 의사를 표명할 예정이라고 17일 전했다.

국제 거대전파망원경(Square Kilometre Array, SKA) 프로젝트

**국제 거대전파망원경(SKA, Square Kilometre Array)**는 세계 최대 규모의 전파망원경 프로젝트로, **총 집광 면적 1제곱킬로미터(1㎢)**를 목표로 개발되고 있습니다. 이는 기존 전파망원경보다 훨씬 높은 감도와 해상도를 제공하여 우주의 기원, 암흑물질, 블랙홀, 외계 생명체 탐색 등 다양한 천문학 연구에 기여할 것으로 기대됩니다.

1. SKA 프로젝트 개요

  • 목표: 세계에서 가장 강력한 전파망원경 구축을 통해 우주 연구의 패러다임 전환
  • 주요 특징:
    • 기존 전파망원경보다 50배 이상 높은 감도
    • 100배 빠른 탐색 속도
    • 저주파(50MHz)에서 고주파(15GHz)까지 넓은 주파수 범위 관측
    • 데이터 전송 속도: 초당 100Tbps 이상 (인터넷보다 10만 배 빠름)
    • 최종 데이터 저장량: 엑사바이트(EB) 규모 (1EB = 1,000PB)

2. SKA의 주요 구축 지역

SKA는 지구 대기의 영향을 최소화하고 전파 간섭을 피하기 위해 오지(외딴 지역)에 구축됩니다.

  • 남아프리카공화국: SKA-Mid(중주파 대역, 350MHz~15GHz)
    • 위치: 남아프리카공화국 카루(Karoo) 지역
    • 약 197개의 패러볼릭(그릇형) 전파망원경 설치 예정
    • 은하 형성, 중성수소 연구, 블랙홀 관측에 적합
    • SKA-Mid(중주파 대역)[이미지 = SKAO]
  • 호주: SKA-Low(저주파 대역, 50MHz~350MHz)
    • 위치: 서호주 미드웨스트 지역
    • 약 131,072개의 작은 안테나(디플러 안테나 배열) 설치
    • 초기 우주, 빅뱅 이후 형성된 중성수소 관측, 외계 신호 탐색에 최적화
    • 낮은 주파수 관측용 SKA(SKA-Low, 호주 머치슨 사막) [사진=우주항공청]

궁극적으로 남아공과 호주의 SKA 관측소는 하나의 거대한 가상 망원경처럼 작동하게 됩니다.

3. 주요 연구 목표

SKA는 기존 전파망원경이 해결하지 못한 다양한 우주 과학 문제를 탐구하는 데 초점을 맞추고 있습니다.

(1) 우주의 최초 시대(암흑 시대, Dark Ages) 연구

  • 빅뱅 이후 첫 번째 별과 은하가 형성되기 전 암흑 시대를 연구
  • 초저주파 전파(21cm 중성수소선) 신호를 분석하여 초기 우주의 진화 과정 연구

(2) 암흑물질과 암흑에너지 탐색

  • 우주 거대 구조(은하 필라멘트, 초은하단)를 분석하여 암흑에너지의 영향 연구
  • 은하의 회전 곡선을 통해 암흑물질의 존재를 더욱 정밀하게 측정

(3) 블랙홀과 중력파 연구

  • 초거대질량 블랙홀 주변의 제트 방출 및 중력파 신호 분석
  • 펄서(빠르게 회전하는 중성자별)와 블랙홀 상호작용 연구

(4) 외계 생명체 탐색(SETI, Search for Extraterrestrial Intelligence)

  • 인공적인 전파 신호 탐색을 통해 외계 문명의 가능성 조사
  • 광대역 스펙트럼을 분석하여 외계 문명의 흔적을 찾는 데 활용

(5) 정밀 우주 측지학 및 태양계 연구

  • 지구의 자전 속도, 행성의 중력장 변화 연구
  • 태양 활동이 지구와 행성 환경에 미치는 영향 분석

4. 기술적 특징

(1) 초고속 데이터 처리 시스템

  • SKA는 초당 100Tbps(테라비트) 이상의 데이터를 생성하며, 이는 하루 동안 전 세계 인터넷 트래픽보다 많음
  • 이러한 데이터를 분석하기 위해 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터와 인공지능(AI) 시스템 활용

(2) 인공지능과 머신러닝 활용

  • 방대한 데이터를 실시간으로 분석하기 위해 AI 기반 데이터 처리 기술 적용
  • 희미한 외계 신호, 새로운 천체 발견 등을 AI가 자동으로 탐색

(3) 분산 컴퓨팅과 클라우드 기술

  • 각국 슈퍼컴퓨터를 연결하여 데이터 저장 및 처리
  • 전 세계 연구자들이 실시간으로 데이터에 접근 가능

5. 프로젝트 일정과 진행 상황

SKA 프로젝트는 여러 단계를 거쳐 진행됩니다.

  • 1990년대 후반: 개념 구상 시작
  • 2011년: SKA 조직(SKAO, Square Kilometre Array Observatory) 설립
  • 2012년: 남아공과 호주를 주요 관측소 위치로 선정
  • 2021년: SKA 건설 공식 착수
  • 2026년: SKA-Phase 1(1단계) 망원경 완공 예정
  • 2030년 이후: SKA-Phase 2(최종 단계) 완료, 완전 가동

6. SKA의 과학적 기대 효과

  • 현재 운영 중인 가장 강력한 전파망원경인 **VLA(미국 초장기선 전파망원경), ALMA(칠레 아타카마 밀리미터 전파망원경)**보다 수십 배 높은 감도 제공
  • 천문학뿐만 아니라 물리학, 컴퓨터과학, 지구과학 등 다양한 분야에도 응용 가능
  • 2030년대 완공 후 21세기 천문학의 핵심 연구 플랫폼 역할 기대