한국천문연구원은 일본국립천문대(NAOJ)와 공동으로 세계 최대 전파간섭계 망원경 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)용 분광기를 개발했다.(자료=천문연)
한국천문연구원은 일본국립천문대(NAOJ)와 공동으로 세계 최대 전파간섭계 망원경 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)용 분광기를 개발했다.(자료=천문연)

[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국천문연구원은 일본국립천문대(NAOJ)와 공동으로 세계 최대 전파간섭계 망원경 ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)용 분광기를 개발했다고 23일 밝혔다.

세계 최대 전파망원경 알마(ALMA)는 미국국립과학재단(NSF), 유럽남반구천문대(ESO), 일본자연과학연구기구(NINS)가 칠레 아타카마 사막에 건설해 운영하는 국제적 천문관측장비다.

한국천문연구원은 지난 2012년 일본국립천문대(NAOJ)와 ALMA 협력에 대한 협약을 맺고 2013년부터 사용을 했다.

이번 한-일 공동연구진은 오리온성운의 심장부에 위치한 KL 지역에서 방출되는 전파를 ALMA 망원경을 이용해 수신하고 개발된 분광기를 통해 일산화규소(SiO) 분자가 내는 86GHz 메이저 스펙트럼을 얻는 데 성공했다.

분광기는 망원경이 수신한 전파 정보를 주파수에 따른 전파의 강도로 표현된 스펙트럼으로 변환하는 장치이다.

개발과정을 보면 이번 분광기는 그래픽 처리와 비디오 게임에 널리 사용되는 그래픽 처리 장치(GPU)를 이용해 개발됐다.

이 과정에서 GPU를 이용해 ACA(Atacama Compact Array)의 12m급 안테나 4대로부터 오는 128Gb/s의 방대한 자료를 실시간으로 처리하기 때문에 ‘GPU 분광기’라는 명칭이 붙게 됐다.

또 GPU 분광기는 32비트 실수 연산을 수행하기 때문에 4비트나 16비트 정수 연산을 수행하는 기존 장비에 비해 데이터 처리 속도와 처리량이 향상되어 더 정밀한 스펙트럼을 얻을 수 있다.

이를 통해 해당 분광기의 첫 관측(First Light)으로 오리온성운 심장부의 별 탄생 지역에서 나오는 강력한 전파원을 포착했다.

특히 무거운 별이 탄생하는 지역에서 형성된 일산화규소는 강한 전파인 메이저선을 방출하는데 이를 관측하면 별 주변의 물리적 환경과 물질 방출에 대한 중요한 단서를 얻을 수 있고 그에 따른 별의 탄생과 진화 과정을 연구할 수 있다.

한국 천문연이 개발한 GPU 분광기의 주요 부품인 GPU 서버에는 GPU 카드 4개와 자료획득 카드 2개가 꽂혀 있다.

이 분광기는 서버 4대와 광신호 분리기, 광신호 증폭기 등 여러 부품으로 구성돼 있고 GPU 분광기는 해발 5,000m 고지인 칠레 아타카마 사막에 위치한 ALMA 관측소에 설치됐다.

그동안 공동연구과정을 보면 한국 천문연은 분광기 개발 프로젝트 전반을 관리하며 소프트웨어 초기 버전 개발 등을 전담했고 일본 국립천문대는 분광기의 제어 소프트웨어 개발, 분광기 실험실 구축 등을 맡았다.

향후 추가 시험 관측을 수행해 GPU 분광기의 성능을 면밀히 검증할 예정이며 분광기는 오는 2023년 10월부터 본격적인 과학 관측에 사용된다.

천문연 김종수 박사는 “GPU 분광기 개발은 천문연과 일본국립천문대의 수년에 걸친 노력의 결실이자 성공적인 협력 사례”라며 “세계에서 가장 큰 전파망원경인 ALMA 사업에 한국이 처음으로 기술개발로서 투자 및 기여한 계기가 됐다”고 말했다.

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