빛도 잡을 수 있는 카메라 및 망원경 개발

검토 완료

정현희(h2johmy)등록 2009.02.05 14:47
첨단 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems: 초미세전기기계시스템) 기술로 제작한 초미세 거울을 이용하여, 예상치 못한 곳에서 발생하여 빠르게 움직이는 광원을 순간적으로 포착하고 고속 추적하는 카메라 및 망원경이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발되었다. 이 결과는 이화여자대학교의 MEMS 우주망원경 창의연구단(단장: 박일흥 교수)이 이룩한 결과이다. 박 교수 연구팀이 개발한 추적망원경(MTEL; MEMS Telescope for Extreme Lightning)은 비록 소형이지만, 광시야각 감시와 초고속 확대 및 추적 기능을 동시에 갖춘 최초의 차세대 우주망원경이다. 예를 들어, 국제우주정거장에서 작동할 경우, 이 우주망원경은 빛의 속도로 움직이는 지상의 광원 또는 물체도 포착 추적할 수 있을 정도이다. 지상에서 작동하면, 1m 앞에서 날아가는 총알도 쫓아갈 수 있을 정도이다. 이때 중요한 역할을 하는 MEMS 초미세 거울은 모든 방향으로 연속적으로 빠르게 방향을 바꿀 수 있도록 설계되어, 무작위로 예기치 못한 지점에서 발생하는 섬광은 물론, 시야각 안에서 움직이는 어떤 방향의 광원 및 물체도 추적 기록하는 기능을 제공한다.  박 교수 연구팀은 미러와 관련된 거의 모든 추적 카메라 및 망원경의 원천기술에 대하여 국내 및 국제 특허 28건을 출원하였다. 그리고 우주망원경의 원리와 제작과정 및 테스트 결과는 45년 전통의 세계적 광기술분야 전문잡지인 Laser Focus World의 2월호에 News breaks 기사로 소개될 예정이며, 광학분야 국제 학술지인 옵틱스 익스프레스(Optics Express) 지난해 12월호에 게재되었다.  이 망원경은 지난 10월 러시아우주국에서 모든 우주환경 인증시험을 통과하고 Tatiana-2라고 불리는 러시아 인공위성에 탑재되어, 현재 최종 발사를 기다리고 있다. 이 과학위성은 오는 4월 중에 카자흐스탄 바이코누루 기지에서 소유즈-2 로켓에 의해 발사될 예정이다. 최근에 메가번개로 소개되고 있는 고층대기 극한방전 현상의 규명을 주요 임무로, 적어도 1년 이상 800km 우주 상공에서 활동할 것이다.  박 교수는 “개발한 초미세거울을 이용한 추적기술은 지금까지 한국의 1등 수출산업인 감시카메라의 차세대 기술은 물론, 국방 관련 다중목표감시 및 동시추적 카메라에 새로운 장을 열게 될 것으로 기대된다.”라고 언급했다.  이는 또한, 추적 망원경 개념을 더욱 확장, 대형 MEMS 우주망원경을 제작하여, 빅뱅 다음으로는 우주의 최대폭발인 감마선폭발(GRB; Gamma Ray Burst)과 같이 무작위로 발생하는 극한 천체 현상의 초기 순간의 최초 관측을 목표로 하고 있으며, 2012년 발사할 미국 NASA 소형 인공위성의 활용을 미국 NASA 및 대학들과 이미 의향서를 교환하였다. 

[관련 과학기술용어  설 명 ]
● MEMS 기술 (Microelectromechanical Systems Technology)
미세 기술로서 기계 부품, 센서, 액츄에이터, 전자 회로를 하나의 실리콘 기판 위에 집적화 한 장치를 가리킨다. 주로 반도체 집적회로 제작 기술을 이용해 제작되지만 반도체 집적회로에서 평면을 가공하는 프로세스로 제작할 때 입체 형상을 만들어야 하므로 반도체 집적회로의 제작에서 사용되지  않는 여러 다른 제작기술이 포함된다.
현재 제품으로서 시판되고 있는 것으로서는 잉크젯 프린터의 헤드, 압력 센서, 가속도 센서, 자이로스코프, 프로젝터 등 이 있다. 응용 분야가 다방면에 걸쳐 있기 때문에 시장 규모가 확대되고 있다. 이 때문에 제2의 DRAM이라고도 말하고 있다.
● 메가번개 (Transient Luminous Events: TLE, 고층대기 극한방전 현상)
국제 우주정거장 체류기간 동안 한국 우주인 이소연 박사도 우연히 맨눈으로 목격한 고층대기 극한방전 현상으로, 구름 위로 번개가 있을 수 없다는 기존 상식을 뒤집고 매우 최근에 발견된 자연 현상이다. 구름 위 상층부에서 발생하여 위 또는 아래쪽으로 진행하는 대규모의 방전현상으로, 스프라이트(sprite), 블루제트(blue jet), 자이언트 제트(giant jet), 엘브(elve)등의 다양한 종류가 보고되고 있으나, 그 발생원인과 진행과정 등은 아직 규명되어 있지 않다. 즉 지금까지는 CCD 카메라로 높은 산에서 촬영되었으나, 초기 순간 관측이 아직 없으며 우주에서 직접 내려다 보면서 촬영한 기록 및 연구는 아직 없는 실정이다.
● 감마선폭발 (Gamma Ray Burst: GRB)
빅뱅이후 현재까지 알려진 우주의 가장 큰 폭발로써, 하루에 하나 정도로 초단위에서 수일의 매우 짧은 지속시간동안 빛을 발하며, 그리고 무작위로 일어남이 2004년 발사된 NASA의 중대형 인공위성 Swift에 의해 보고되고 있다. 아직 이들 폭발의 모체 및 메카니즘이 규명되고 있지 않으나, 블랙홀과 중성자별의 병합, 또는 거대 초신성의 붕괴 등의 가설로 설명하고 있다.     

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