천문학자 수입과 전망은 어떨까
망원경 계획은 이것도 알려준다
한국 지분있는 ‘마젤란 프로젝트’
많은 일자리가 생기지 않을까
학생들이여, 천문학에 관심을

학생들 앞에서 강연을 하다보면 천문학의 전망에 대한 질문을 많이 받는다. 아직 학생들이다 보니 깊이 있는 학문적 쟁점에 대한 질문인 경우는 많지 않다. 시대가 각박하다 보니 주로 천문학을 공부해도 먹고살 수 있는지가 많은 학생들의 관심사다. 천문학자들의 월급은 얼마인지 구체적으로 묻기도 한다. 그러면 나는 먼저 인터넷에서 우리나라 출연연구소 연구원들의 연봉을 공개해 놓은 사이트가 있으니 찾아 들어가서 천문학 관련 연구소 항목을 살펴보라고 현실적인 조언을 한다.

내가 정작 그들에게 들려주는 이야기는 현재 건설 중이거나 기획 중인 망원경에 대한 이야기다. 동문서답 같지만 사실은 내 나름대로 고심한 끝에 준비한 꽤나 근거가 있는 이야기다. 천문학에서 연구용으로 사용하는 망원경은 주로 인공적인 불빛의 영향이 적고 건조하고 맑은 날이 많은 지역에 세워진다. 하와이의 마누아케아 지역이나 칠레의 산꼭대기가 망원경이 세워지는 단골 장소이다. 앞에서 언급한 조건을 갖춘 지역이기 때문이다. 조건이 갖춰진 지역에는 또 다른 망원경이 세워져서 여러 대의 망원경이 모이는 장소가 되곤 한다. 이미 인프라가 갖춰진 장소인 데다 날씨 같은 환경조건에 대한 검증도 된 곳이니 매력적일 수밖에 없다. 전파망원경의 경우는 가시광선의 영향보다는 전파 간섭 같은 문제가 해결될 수 있는 곳에 건설된다. 결국 오지로 가는 길을 택하게 된다. 지구 표면에서 관측하기 힘들거나 불가능한 파장 영역의 빛을 관측하기 위해서는 우주공간에 망원경을 장착한 인공위성을 띄우기도 한다. 우주망원경이라고 부른다. 적외선 영역을 관측하면 적외선 우주망원경, 자외선 영역을 관측하면 자외선 우주망원경이라고 부른다. 망원경은 천문학 연구의 필수 장비다.

연구 결과를 쏟아낼 수 있는 망원경을 건설하는 데는 어려움이 많다. 장소도 중요하지만 건설하기까지 짧지 않은 시간이 걸린다. 건설하는 데만 보통 10년 이상의 시간이 필요하다. 기획하고 건설비용을 마련하는 작업에 걸리는 시간까지 생각한다면 보통 하나의 망원경이 만들어지기까지 20년은 족히 걸린다. 이렇게 시간이 걸린다는 점이 내가 천문학의 전망에 대해 묻는 학생들에게 답을 해줄 수 있는 열쇠를 갖고 있다. 10년에서 20년이 걸리는 망원경 건설사업을 한다면 그 기간 동안 이 프로젝트에 필요한 사람들이 있을 것이다. 천문학자들도 필요하다. 당장 망원경 자체를 만드는 천문학자와 엔지니어가 필요할 것이다. 망원경에 부착할 여러 관측장비를 만들 사람들도 필요할 것이다. 시간이 좀 지나면 망원경을 사용해서 실제로 관측을 하고 관측한 자료를 분석할 연구자들이 필요할 것이다. 따라서 망원경 건설계획이 세워지면 그때부터 망원경이 완성될 때까지 또 완성된 후 운영을 하는 데 필요한 인력 규모가 어느 정도 파악된다. 천문학과 관련된 일자리 규모가 망원경 건설계획과 함께 알려지는 것이다. 이보다 더 구체적인 일자리 전망이 어디 있겠는가.

망원경은 필요에 의해 만든다
2년 뒤 쏘아올릴 ‘제임스 웹’은
은하형성 관측이 목적이지만
외계생명체를 찾는 학자들에겐
행성 대기 분석 가능성 제기도

그래서 나는 학생들이 걱정어린 표정으로 천문학 분야의 일자리 전망에 대해 물어보면 현재 우리나라가 관여해서 건설 중인 망원경 이야기를 하곤 한다. 사실을 바탕으로 그 진행상황을 시간 순서에 맞춰서 알려준다. 특히 우리나라 지분이 총 공사비의 10% 정도인 약 1000억원이 투입되는 거대 마젤란 망원경(Giant Magellan Telescope) 이야기를 많이 한다. 2023년에 첫 번째 시험 관측을 목표로 건설 중이다. 물론 이런 대형 프로젝트는 늘 공사기간이 늘어나기 마련이라는 점을 염두에 둬야 할 것이다. 우리나라가 참여하는 분야가 정해져 있으니 필요한 인력 규모와 작업 내용도 얼추 정해져 있다. 앞으로 몇 년 동안의 천문학 관련 인력 규모를 구체적으로 알려주는 지표가 될 것이다. 이 망원경이 완성되면 우리나라는 전체 관측시간의 10%를 사용하게 된다. 관측을 하고 분석을 할 천문학자가 필요한 것은 당연한 일이다. 이보다 더 구체적인 미래 일자리 전망이 또 있을까. 망원경 건설에 걸리는 시간이 길다는 사실이 한편 미래의 일자리 수요를 구체적으로 알려주는 역할을 한다는 것이 무척이나 흥미롭다. 거대 마젤란 망원경을 예로 들었지만 우리나라가 참여하고 있는 다른 망원경 프로젝트까지 고려한다면 인적 수요 면에서 우리나라 천문학 전망은 꽤나 구체적으로 예측할 수 있을 것이다. 일자리를 걱정하는 학생들에게 망원경 건설 이야기를 들려주는 것이 완전히 엉뚱한 이야기는 아니라는 말이다.

기획하고 있거나 건설 중인 망원경을 살펴보면 인적 수요에 대한 정보도 얻을 수 있지만, 현재 풀리지 않고 있는 천문학적인 문제들이 언제 해결될 수 있을지 가늠하는 데도 도움이 된다. 새로운 망원경을 건설하려 할 때 아마 제일 먼저 해야 할 일은 천문학자들이 모여서 왜 새로운 망원경을 만들어야 하는지 타당한 이유를 제시하는 일일 것이다. 세계 곳곳에서 운영 중인 많은 지상망원경과 우주공간에서 관측 임무를 수행하고 있는 우주망원경이 있음에도 불구하고 왜 또 각국의 국민들이 낸 세금을 써서 새로운 망원경을 건설해야만 하는지 분명하고 설득력 있게 말할 수 있어야 한다. 간혹 정치적인 이유나 다른 이유가 있을 때도 있지만 그래도 가장 중요한 요소는 천문학적 필요성일 것이다. 현재 존재하는 망원경으로는 해결할 수 없는 문제를 해결할 수 있어야 새로운 망원경의 존재 이유를 설명할 수 있을 것이다. 새로운 망원경은 이런 논쟁을 뚫고 의미를 부여받는 과정을 거친 후 건설된다. 이 말을 다시 정리하면 해결하려는 임무가 있다는 것이다.

보통 이런 것들은 그 망원경이 건설되고 난 후 망원경을 운영하는 천문대나 기관에서 핵심 프로젝트라는 이름을 붙인 관측 프로젝트를 수행함으로써 해결하곤 한다. 허블우주망원경을 쏘아 올리면서 우주의 나이를 결정하는 데 핵심적인 역할을 하는 허블상수를 결정하는 관측 프로그램을 이 망원경의 핵심 프로젝트 중 하나로 설정했던 것이 좋은 예가 될 것이다. 결국 허블우주망원경의 관측 덕분에 천문학자들은 오랫동안 쟁점이었던 허블상수의 오차범위를 획기적으로 좁힐 수 있었다. 물론 예상하지 못한 결과를 만나기도 한다. ‘허블 딥필드’ 프로젝트는 많은 천문학자들 예상과는 다르게 빈 공간처럼 보이는 하늘에도 수많은 은하들이 존재한다는 사실을 밝혀내기도 했다. 이런 뜻밖의 관측 결과는 우주론의 핵심적인 질문과 그에 대한 모범답안을 바꾸는 역할을 했다. 뜻밖의 결과를 덤으로 얻기도 하지만 새로운 망원경을 기획하고 건설할 때는 앞서 이야기한 것처럼 그 당시 망원경을 통한 관측으로는 풀기 어려운 난제를 해결하려는 의지를 보인다. 알고자 하는 답을 정해 놓고 그 답을 알아내기 위해 필요한 적절한 장치를 만드는 셈이다. 이 말은 예측대로 망원경 건설이 진행된다면 우리는 어느 시점에 난제의 답을 얻는다는 것이다. 다시 말하면 망원경의 기획과 건설 과정을 살펴보면 천문학적 쟁점의 해결 시점에 대해서도 어느 정도 예측을 할 수 있다는 말이다. 인적 수요 전망과 함께 해결될 천문학적 과제들에 대한 예측도 할 수 있다는 말이다.

그런 의미에서 현재 건설 중인 또는 기획 중인 망원경을 잘 살펴보는 것이 중요하다. 다가올 가까운 미래를 미리 볼 수 있기 때문이다. 그래서 흔히 어떤 망원경이 완성되면 현재 잘 알지 못하는 이런저런 문제가 해결될 것이라는 말을 천문학자들은 버릇처럼 한다. 망원경을 운영할 천문대나 연구소의 핵심 프로젝트를 보면 더 구체적으로 가까운 미래의 천문학 전망을 엿볼 수 있다.

추진 중인 망원경 계획은
천문학의 미래를 알려주고
뜻밖의 아이디어도 제공한다

핵심 프로젝트가 아니더라도 망원경의 건설이 진행 중이어서 그 스펙이 공개되면 많은 천문학자들은 그 망원경을 활용해서 할 수 있는 관측 프로젝트에 대해 궁리를 한다. 그 결과 기발한 새로운 관측 프로젝트가 탄생하기도 한다. 2021년 발사 예정인 제임스 웹 우주망원경(James Webb Space Telescope)의 핵심 프로젝트는 우주론적인 질문에 대한 답을 찾는 데 있다. 우주 초기의 별과 은하의 형성 과정을 목격하려는 것이 제임스 웹 우주망원경의 주된 관심사 중 하나다. 하지만 다른 궁리를 하는 천문학자들도 많다. 미국 워싱턴대학교의 야콥 루스티그-예거(Jacob Lustig-Yaeger) 박사 연구팀은 지난 7월 ‘천문학 저널(The Astronomical Journal)’에 실린 논문에서 제임스 웹 우주망원경이 발사되면 해볼 수 있는 흥미로운 관측을 제안하는 논문을 발표했다. ‘The Detectability and Characterization of the TRAPPIST-1 Exoplanet Atmospheres with JWST’라는 제목이 말해주듯이 제임스 웹 우주망원경을 활용해서 트라피스트-1 별 주위를 돌고 있는 외계행성의 대기 특성을 관측할 수 있는지에 대한 논문이다. 우리로부터 약 39광년 떨어져 있는 트라피스트-1 별 주위에는 지구와 비슷한 암석질 행성 7개가 돌고 있는 것으로 알려져 있다. 이런 외계행성의 대기를 제임스 웹 우주망원경을 사용해서 직접 관측해 보자는 것이다. 관측해서 의미 있는 물리적 결과를 알아낼 수 있는지 확인해 보는 논문이다. 대기를 관측해서 물리적 특성을 알아낼 수 있다면 이들 외계행성에 생명체가 존재하는지 판가름하는 데 큰 도움이 될 것이다. 현재 질량 같은 물리적인 양의 결정 정도에 묶여 있는 외계행성 관측에 새로운 장을 열 것이다. 우주론적 문제를 해결할 것으로 기대를 모으고 있는 차세대 망원경이 우주생물학적 쟁점에 대한 문제도 해결할 수 있다는 기대를 갖게 하는 작업이다.

최근의 논문들을 보면 현재 시점에서의 난제를 거론한 후 어떤 차세대 망원경이 건설되면 그 문제가 해결될 것이라는 전망을 이야기하면서 끝을 맺는 경우가 많다. 망원경의 기획과 건설이 얻고자 하는 과학적 결과를 미리 예측하고 시작된다는 점과 건설이 완성되기까지 짧지 않은 시간이 걸린다는 점에서 미래로 가는 타임머신을 타고 천문학을 전망하는 구체적인 잣대가 될 수 있을 것이다.

한편 망원경의 건설은 핵심 프로젝트 이외에도 참신한 아이디어를 숱하게 이끌어내기도 한다. 뜻밖의 발견은 덤이다. 차세대 망원경을 보면 그 속에서 펼쳐질 천문학의 미래가 고스란히 보일 것이다.