[연구실탐방]표준연 우주광학팀, 우주 광학 부품 국산화율 100%

한국표준과학연구원 내 서쪽 깊숙이 위치한 대형광학가공동. 층고가 높은 운동장만한 공간에 다양한 철제 설비가 한 가득 들어차 있다. 탁자만한 크기의 원형 거울이 곳곳에서 반짝이며 눈길을 끈다. 우주용 광학 부품 국산화율 100% 신화를 이룬 핵심 기반, 표준연 우주광학팀 연구공간이다.

우주광학팀은 지난 16년 동안 우주용 전자광학 부품 개발 한 우물만 판 곳이다. 인공위성 광학장비에 쓰이는 대형 반사경을 만드는데 셀 수 없는 시간을 쏟았다. 2014년에는 직경 1m 반사경을 제작했다. 이후에도 다양한 대형 반사경을 만들고 있다. 세계에서 세 손가락 안에 드는 기술 수준을 갖췄다. 비우주용 기준 거울은 1.5m까지 구현하는데 성공했다.

반사경은 위성 눈 역할을 하는 광학 부품 가운데서도 핵심 역할을 한다. 영상 해상도를 결정하는데, 만들기가 극히 어렵다. 중심부에서 주변으로 점차 편평해지는 '비구면' 구조를 수 나노미터(㎚) 수준 정밀도로 가공해야 한다. 우주용인만큼 극한 환경에서 성능을 유지할 수 있게 하는 것도 관건이다.

기자를 안내한 이윤우 박사는 “무게를 최대한 줄인 상태에서 수 ㎚수준 오차를 유지한 광학반사경을 만드는 것은 가공기술의 최정점”이라며 “우주는 진공·무중력상태인데다 고온과 저온을 오가고, 극한 진동까지 가해지는 곳이라 그만큼 신경을 써야 한다”고 말했다.

광학반사경 연마장치로 대형 유리를 연마하는 모습. 이윤우 박사(사진 왼쪽)와 양호순 박사(오른쪽)과 연마 진척 사항을 살피고 있다.
광학반사경 연마장치로 대형 유리를 연마하는 모습. 이윤우 박사(사진 왼쪽)와 양호순 박사(오른쪽)과 연마 진척 사항을 살피고 있다.

이내 실제 공정을 볼 수 있었다. 양호순 박사가 형상을 갖추기 전인 대형 유리를 연마하고 있었다. 양호순 박사가 연마장치 앞 컴퓨터를 조작하자 유리 위로 500원 동전 크기 둥근 판이 내려앉아 회전하기 시작했다.

양 박사는 “폴리우레탄으로 만든 패드로 원하는 형상이 나올 때까지 유리를 아주 미세하게 갈아 내는데, 한 달 이상 시간이 걸리는 아주 신중한 작업”이라며 고충을 설명했다.

완성된 반사경 모습도 볼 수 있었다. 이 박사가 2013년 당시 제작에 성공해 세계 이목을 끌었던 0.8m 우주급 반사경 앞으로 기자를 안내했다. 유리 위에 알루미늄을 정밀 증착시켜 반짝이는 것이 퍽 인상적이었다.

이를 직접 만든 이재협 엔지니어가 기자 옆으로 다가와 “700㎞ 고도에서 일반 거울보다 1000배 이상 정밀하게 대상을 반사해낸다”며 반사경의 우수성을 설명했다. 이 박사도 “표준연 1호 명장인 이재협 엔지니어가 장장 1년에 걸쳐 직접 연마한 것”이라며 “수많은 땀과 눈물이 배어있는 우리의 과학 자산”이라고 거들었다.

이윤우박사가 0.8m 우주급 반사경에 대해 설명하는 모습
이윤우박사가 0.8m 우주급 반사경에 대해 설명하는 모습

이 박사는 이들 장비와 성과를 모두 우리 손으로 구현했다고 자랑스럽게 말했다. 연마, 측정, 환경시험, 코팅 등 다양한 기능을 갖춘 장비를 해외 도입 없이 모두 자체 개발했고 성과 역시 순수 우리 성과다. 관련 외부 연구기관이나 기업에서도 도움을 요청할 정도다.

도전은 계속된다. 이 박사와 우주광학팀은 현재 차세대 중형위성과 고해상도 전자광학위성용 카메라, 초대형 천체망원경 등에 쓰일 거울을 제작하고 있다.

이 박사는 “우리 손으로 고해상도 위성 카메라를 계속 개발해 나갈 것”이라며 “국가 안전에 도움을 주고, 한편으로는 대형 천체 망원경을 제작해 기초과학 연구에도 힘을 보태고 싶다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com