창고에 버려진 정찰위성 거울이 우주망원경이 된다: 로만 우주망원경이 특별한 이유

Tue, 29 Sep 2026 01:18:00 +0900

“우주망원경이 그렇게 많은데 또 올리나?“라는 질문에 대한 천문학자들의 답은 단순하다. 자동차에 버스, 스포츠카, 승용차가 각자 다른 일을 하듯 망원경도 역할이 다르기 때문에 여러 개가 필요하고 계속 필요하다는 것. 2026년 8월 30일 팰컨 헤비 로켓에 실려 발사된 로만 우주망원경(Nancy Grace Roman Space Telescope)은 그 역할 분담의 최신 사례이자, 미 국가정찰국의 창고에서 시작된 독특한 탄생 배경을 가진 망원경이다.

(1부) 창고에 버려진 미국 첩보위성, 허블의 100배 로만 우주 망원경으로 변신 (서울대학교 물리천문학부 황호성 교수)

핵심 요약

역할의 분담: 허블과 제임스웹이 특정 대상을 자세히 보는 망원경이라면, 로만은 넓은 하늘을 한 번에 담는 망원경이다. 같은 2.4m 거울을 쓰는 허블과 로만의 차이는 광학계 설계에서 나온다.
정찰국의 창고에서 나온 거울: 미국 국가정찰국(NRO)이 여분으로 만들어 창고에 방치한 망원경 거울 두 개를 나사에 기증받았다. 망원경에서 가장 비싼 부품인 주경을 공짜로 확보한 것이 로만의 출발점이다.
넓은 시야의 비밀은 보정 광학계: 허블이 상의 왜곡 때문에 넓은 화각을 쓰지 못했다면, 로만은 여러 개의 보정 거울을 거치며 시야 전체가 선명하게 맺히도록 설계했다. 3억 화소 검출기가 그 시야를 받아낸다.
탄생 이야기의 주인공은 낸시 그레이스 로만: 우주망원경의 필요성을 정부에 설득해 허블 예산을 따낸 나사 최초의 여성 임원. “허블의 어머니"라 불리던 인물의 이름이 로만에 붙었다.
임무는 세 가지: 우주의 탄생과 팽창(암흑에너지), 미지의 물질, 외계 행성 관측. 수명은 연료 절약 덕분에 예정 10년에서 22년으로 늘어났다.

상세 정리

정찰국 창고의 거울 두 개

이 이야기의 출발점은 의외의 장소다. 미국의 국가정찰국(NRO)은 우주에 망원경을 올려 지상을 관측하는 기관이고, 그 예산 규모는 간접적으로나마 미국 정보기관의 비밀 예산 규모를 가늠하게 해준다. 정찰국은 망원경을 만들 때 여러 가지 이유로 여분을 함께 만들어두는 관행이 있는데, 더 좋은 신형을 올려 운용하는 동안 낡은 여분 거울 두 개가 창고에 방치돼 있었다.

재고 정리 중 불용 처분하려던 이 거울을 나사에 “필요하면 가져가라"고 제안했고, 나사는 기증을 받았다. 망원경에서 가장 비싼 부품이 거울이다. 큰 거울의 표면을 마이크로미터 단위보다 정밀하게 평평하게 깎는 것이 핵심 기술이고, 표면 정밀도가 떨어지면 상이 찌그러지고 뭉개진다. 제임스웹이 금 코팅과 베릴륨 소재를 쓴 것도 우주의 극저온에서 팽창 수축을 최소화하기 위해서다. 지상 망원경은 1년에 한 번 코팅을 다시 하지만 우주망원경은 뜯어낼 수 없으므로 한 번의 코팅이 수명을 결정한다. 그만큼 비싼 부품을 공짜로 얻은 것이 로만의 출발점이었고, 나사는 그 거울을 중심으로 나머지 설계를 붙여나갔다.

이 사건은 간접적으로 다른 것도 말해준다. 미국 정보기관이 얼마나 큰 비밀 예산을 쓰는지, 정찰 위성용 망원경을 두 개씩 여분으로 만들어 창고에 보관할 수 있는 규모라는 것.

낸시 그레이스 로만: 허블의 어머니

로만이라는 이름은 낯설다. 허블은 우주 팽창을 발견한 에드윈 허블, 제임스웹은 나사 전직 국장 제임스 웹의 이름인데, 로만도 나사 인물의 이름이다.

낸시 그레이스 로만은 1959년, 나사 창설 이듬해에 입사한 천문학자다. 나사 최초의 여성 임원이었고, 천문학자들의 수석 자리를 맡았다. 그녀의 가장 큰 업적은 우주망원경의 필요성을 정부에 설득한 일이다. 1940년대 후반 스피처 교수가 망원경을 대기권 위로 올리자는 아이디어를 냈지만 당시에는 실현 불가능한 구상이었다. 로만이 정부를 설득해 허블 우주망원경 사업의 예산을 따낸 것이고, 그래서 “허블의 어머니"라 불렸다.

이름 붙이기와 관련된 우화도 소개된다. 갈릴레이가 목성의 네 달을 발견하고 후원자인 메디치 가문의 이름을 따 메디치 위성이라 불렀지만, 후대 천문학자들은 발견자를 기려 갈릴레이 위성이라 부르게 됐다. 나사가 프로젝트에 임원 이름을 붙이는 관행(예산 설득을 위한 것으로 보인다는 지적도 나온다)과 달리, 엔비디아가 GPU 보드에 천문학자 베라 루빈의 이름을 붙인 것처럼 과학자의 업적을 기리는 회사의 사례도 대비된다. 참고로 우주 팽창 법칙도 이야기가 있다. 최초 제안자는 르메트르 신부였지만 불어로 논문을 써서 외면당했고, 허블이 영어로 발표하며 명성을 얻었다. 최근 국제천문연맹이 이를 바로잡아 이 법칙은 허블-르메트르 법칙으로 불린다.

같은 2.4m, 다른 결과: 광학계 설계의 차이

로만은 허블과 지름이 같은 2.4m 거울을 쓴다. 그런데 허블이 좁은 영역을 자세히 보는 망원경이라면 로만은 한 번에 보름달보다 넓은 하늘을 찍는 망원경이다. 3억 화소 검출기(스마트폰 최고 사양인 2억 화소와 비교되는, 천문 관측용으로는 10억급 검출기가 쓰이는 분야)가 그 시야를 담당한다.

차이의 원인은 광학계 설계에 있다. 빛이 들어와 주경에 반사되고 부경에서 다시 반사돼 검출기에 맺히는 구조는 허블과 같지만, 로만은 검출기 앞에 거울을 네 개 더 거친다. 이유는 두 가지다. 첫째, 망원경 시야의 바깥쪽으로 갈수록 수차 때문에 상이 왜곡된다. 허블은 상이 잘 맺히는 중심부만 쓰기로 설계된 것이다. 둘째, 검출기를 넓게 배치하려면 검출기가 싸야 하는데, 1990년대에는 큰 검출기를 만드는 게 너무 비쌌지만 지금은 싸져서 넓게 배치할 수 있게 됐다.

남은 문제인 바깥쪽 상의 왜곡은 여러 개의 보정 거울이 해결한다. 평면 거울은 빛을 그대로 되돌리지만 오목하게 살짝 깎은 거울을 거치며 모이는 정도가 달라지고, 여러 거울을 거치는 동안 최종 상이 시야 전체에서 선명하게 맺히도록 보정된다. 카메라 렌즈가 단렌즈가 아니라 여러 장의 렌즈로 구성되는 이유, 안경이 망막에 빛이 맺히도록 빛의 경로를 조정하는 원리와 같은 맥락이다. 빨간 빛과 파란 빛이 서로 다른 지점에 맺히는 문제도 이 보정 광학계가 해결한다.

여기에 재미있는 광학 잡학도 등장한다. 부경이 빛을 가로막기 때문에 시야 중앙에 구멍이 생기는 게 아닌가 하는 의문에 대한 답은 빛의 회절이다. 빛은 장애물이 있어도 옆으로 퍼져나가기 때문에 빛의 양이 줄어들 뿐 가려진 상이 찍히지는 않는다. 부경을 지지하는 지지대(스파이더)가 상에 찍힐 것 같지만 초점이 맺히지 않아 인식되지 않는 것도 같은 원리로, 속눈썹이 눈앞에 있어도 초점이 맞지 않아 평소에는 보이지 않는 것과 같다고 설명된다.

활용 효율의 차이는 극적이다. 허블이 안드로메다 은하를 전부 찍으려면 수십 번 촬영을 이어붙여야 하지만, 로만은 몇 번이면 전체가 나온다. 달도 거의 한 번에 담긴다. 제임스웹은 허블과 같은 방식으로 자세히 보는 망원경이다.

발사와 임무

로만은 8월 30일 팰컨 헤비 로켓에 실려 발사에 성공했다. 목적지는 제임스웹과 같은 라그랑주점 L2로, 태양과 지구의 중력이 평형을 이뤄 인공위성이 안정적으로 머물 수 있는 다섯 지점 중 태양 반대편 지점이다. 지구에서 150만 km 떨어진 곳까지 약 3개월을 날아가는 중이며, 도착 후 본격 관측이 시작된다.

수명 이야기도 흥미롭다. 원래 10년치 연료를 가지고 발사됐는데, 자세 제어와 궤도 진입이 계획보다 효율적으로 진행되어 연료가 남았고, 현재 계산상 수명이 22년으로 늘어났다.

로만의 임무는 세 가지로 소개된다. 우주가 어떻게 생겨났는가(암흑에너지와 우주 팽창), 미지의 물질은 무엇인가(암흑물질), 그리고 외계 행성 관측. 다만 이 영상에서 제공된 자막은 임무 소개가 시작되는 지점에서 끊겨 있어, 세 임무의 세부 내용까지는 다뤄지지 않았다. 세 임무의 구체적 계획은 나사 공개 자료나 후속 영상에서 확인할 수 있다.

보는 포인트

인프라의 비가역성이 우주에도 적용된다: 시야를 확보하는 것은 지금 해야만 가능한 결정이라는 센트럴파크식 논리의 우주 버전
거울이 망원경의 핵심: 렌즈가 아니라 거울인 이유(수차), 표면 정밀도, 금 코팅과 베릴륨 소재
같은 거울, 다른 설계: 허블과 로만의 차이는 거울 크기가 아니라 보정 광학계와 검출기 배치에서 나온다
국방 기술의 민간 전용: 정찰국 여분 거울의 나사 기증은 우주 개발 비용 구조를 보여주는 사례
허블-르메트르 법칙: 발견의 공로 배분이 어떻게 다시 정리되는지를 보여주는 과학사 에피소드

원본 정보

채널: 언더스탠딩 : 세상의 모든 지식
게시일: 2026-09-28
영상: https://www.youtube.com/watch?v=37x-1cjPRqg
길이: 약 43분 · 조회수 약 2.7만 회 (2026-09 기준)
유의: 영상 제공 자막이 임무 소개 부분에서 끊겨 있어 세 임무의 세부 내용은 다뤄지지 않았음. 수치는 자막 기반이라 일부 오차 가능

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