한국천문연구원(천문연)이 개발에 참여한 미국 항공우주국(NASA)의 우주망원경 ‘스피어엑스’를 수평으로 세워둔 모습. NASA JPL-칼텍 제공

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올해 한국 과학계에서는 굵직한 연구 성과들이 속속 공개될 예정이다. 우선 한국 과학자들이 참여한 우주망원경 ‘스피어엑스(SPHEREx)’가 발사된다. 국내에서 자체 개발한 초전도 양자컴퓨터도 시연된다. 과학기술 분야 정부출연연구기관(출연연)들이 지난해 연구개발(R&D) 예산 삭감 상황을 극복하고 새로 공개할 올해의 과학 성과를 정리했다.

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● 우주망원경 ‘스피어엑스’ 2월 발사

우선 천문 분야에서 10년 가까운 노력의 결실을 맺는다. 한국천문연구원(천문연)이 개발에 참여한 미국 항공우주국(NASA)의 우주망원경 스피어엑스가 2월 말 미국 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지에서 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 발사될 예정이다.

스피어엑스는 기존 우주망원경보다 훨씬 넓은 범위의 우주를 탐사할 수 있도록 설계됐다. 지구 궤도를 돌면서 제임스웹 우주망원경(JWST)처럼 적외선을 이용해 우주를 관측한다.

스피어엑스 프로젝트는 투입 예산 2800억 원 규모로 미국 캘리포니아공대(칼텍)를 중심으로 천문연과 NASA 제트추진연구소(JPL) 등 12개 기관이 참여했다. 2016년 기획 단계부터 참여한 천문연은 스피어엑스 프로젝트에 참여한 유일한 외국 기관으로, 극저온 성능시험 장비를 제공해 스피어엑스의 성능 시험 등을 완료했다. 스피어엑스의 데이터 처리 도구 구축 과정에도 참여했다.

현재 열진공 시험, 진동 시험 등 스피어엑스 본체의 주요 우주 환경 시험이 진행되고 있다. 과학자들은 궤도에 오른 스피어엑스가 약 2년 6개월 동안 약 20억 개의 천체를 관측한 데이터를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 방대한 관측 데이터로 우주의 3차원 공간 정보를 얻어 우주 탄생의 비밀에 실마리를 제공하거나 생명체 존재 가능성이 있는 행성계 탐색에 기여한다.

● 국내 개발 초전도 양자컴퓨터 3월 내 시연

최근 해외 연구 결과가 잇따라 나오며 관심을 끌고 있는 양자컴퓨터도 국내 연구 성과가 공개된다. 한국표준과학연구원은 자체 개발한 20큐비트(qubit)급 초전도 방식 양자컴퓨팅을 활용할 수 있도록 클라우드 시스템을 구축하고 이르면 3월 전에 시연할 계획이다.

큐비트는 양자컴퓨터의 정보 단위를 말한다. 양자컴퓨터는 어떤 물리적 상태가 하나로 정해지지 않고 중첩된 상태를 활용해 정보를 처리한다. 특정 연산에서 기존 컴퓨터보다 월등한 성능을 낼 수 있다. 특히 변수가 너무 많아 현존 슈퍼컴퓨터로 해결하기 어려운 기후변화 예측, 신약·신소재 후보 물질 탐색 등에 활용될 것으로 기대된다.

표준연 과학자들이 개발한 양자컴퓨터는 아직 복잡한 연산을 처리할 수 있는 수준은 아니다. 이번 시연은 기업체나 대학이 이용할 수 있도록 한국과학기술정보연구원(KISTI) 서버를 통해 양자컴퓨팅 시스템에 접속하고 데이터를 처리하는 클라우드 시스템 동작 여부를 중심으로 진행된다.

● 하반기엔 누리호 4차 발사 예정

국내 기술로 개발한 우주발사체 ‘누리호’는 2023년 3차 발사에 이어 올해 4차 발사가 예정됐다. 3차 발사까지는 한국항공우주연구원(항우연)이 주관했지만 4차 발사부터는 국내 기업 한화에어로스페이스가 ‘키’를 쥐고 항우연과 제작·운용을 공동으로 주관한다. 우주항공청의 주요 과제로 꼽히는 ‘민간 중심의 우주항공 경제 가속화’의 일환이다.

전남 고흥 나로우주센터에서 진행되는 누리호 4차 발사 시점은 올해 11월 중으로 전망된다. 주탑재위성은 차세대중형위성 3호이며 부탑재위성은 총 12기다. 누리호는 2027년까지 총 6번 발사된다.

항우연은 이상기후, 재난 상황 대응, 국경과 해양 감시 등에 활용될 성층권 드론 개발도 진행하고 있다. 올해 1분기(1∼3월)에 비행체 저고도 비행시험을, 3분기(7∼9월)에는 성층권 장기체공 시험을 진행한다. 다목적실용위성인 아리랑 6, 7호도 올해 하반기(7∼12월)에 궤도로 오를 예정이다.

이 밖에도 한국지질자원연구원은 ‘AI 기반 핵심 광물 탐사 및 실증 연구’와 ‘달 남극 자원 추출 핵심 기술 개발’ 등 신규 기본 사업 6개를 시작한다. ‘생활밀착형 센서를 위한 나노소재·공정기술’ 등 올해 주요 대표 연구개발 사업이 완료되는 한국생산기술연구원도 연구 성과를 공개한다.

이병구 동아사이언스 기자 2bottle9@donga.com

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