천문대 (天文臺)

과학기술

개념

정의

천문현상을 관측하고 연구하는 기능과 역서 편찬을 비롯하여 민원업무까지 수행하는 기관.

내용

그러나 전자의 기능만을 수행하는 경우가 더 많다. 천문학 지식이 체계화되지 못했던 고대에는 천문현상에 대한 분명한 규정이 없었으므로, 성점(星占)과 측후(測候：기상 측정)까지 포함한 천문 이외의 일까지 관장한 일이 많았다.

이와 같은 경우를 보여주는 예는 기원전 바빌로니아의 천문대로부터 신라의 첨성대와 조선시대 관상감에 이르기까지 동서양을 가릴 것 없이 무수히 많았다. 그러나 현대과학이 확립되면서 성점은 미신적인 행위이므로 제거되고, 측후는 기상업무로 분리되었다.

현대 천문대는 그 관측하는 수단에 따라 세 가지로 분류한다.

(1) 광학천문대(光學天文臺)

이 천문대는 가시광선(可視光線)을 이용한 육안관측 · 사진관측 · 광전관측(光電觀測) 등과 같은 측광(測光)을 비롯하여 가시광선을 파장별로 분산시켜 얻은 스펙트럼을 측정하는 분광관측(分光觀測)을 한다. 관측대상은 지상에서 받을 수 있는 가시광선을 방출하는 모든 천체를 망라한다.

이 천문대가 하고 있는 또 다른 중요한 일은 천체들의 위치를 정확히 관측하는 것인데, 이 목적을 달성하기 위해서는 육안관측과 사진관측이 중요한 수단이 되고 있다. 광학천문대로서 현재 좋은 업적을 올리고 있는 곳은 전세계에서 약 360개에 이르고 있다.

그리고 이 천문대가 가지고 있는 가장 큰 망원경으로는 소련의 6m구경과 미국의 5m구경의 반사망원경이 있는데, 일본이 미국의 마우나케아섬에 더 큰 망원경을 설치하려고 추진하고 있다.

(2) 전파천문대(電波天文臺)

태양을 비롯하여 태양계의 여러 천체들과 어떤 전화단계에 와 있는 별들, 그리고 외부 은하들로부터는 가시광선만이 아니라 전파도 발생된다. 대부분의 파장대(波長帶)에 있는 전파는 지구의 전리층(電離層)에 흡수되어 지상에 도달하지 못하나, 이 전리층을 뚫고 들어오는 파장의 전파도 있다.

거대한 면적을 가진 접시형의 수신판(受信板)을 가지고 전파를 받아서 증폭시켜 보면 그 전파를 내보내고 있는 천체의 물리적 상태를 연구할 수 있다. 이러한 장치를 전파망원경이라 하고, 이러한 일을 하는 천문대를 전파천문대라고 한다. 큰 전파망원경을 가지고 활발하게 연구하고 있는 천문대는 전세계에 60여 개에 달하고 있으며, 가장 큰 망원경은 아레시보 전파천문대에있는 지름 305m의 고정식 망원경이다.

(3) 공간천문대(空間天文臺)

지구의 대기는 전파만이 아니라, 적외선 · 자외선 · X선 등의 전자파(電磁波)를 전부 흡수해 버림으로써 이러한 전자파는 지상에 전혀 도달하지 못한다. 따라서 이 전자파를 방출하는 천체를 관측하는 것은 지상에 설치된 어떤 장치로도 불가능하기 때문에, 대기권 밖에 있는 인공위성이나 우주선에 관측장비를 탑재한다.

인공위성과 우주선은 우주공간에서 관측활동을 하므로 공간천문대라고 부른다. 대표적인 것은 태양관측천문대(Orbital Solar Observatory), 궤도천문대(Orbital Astronomical Observatory), 국제자외선탐사선(International Ultraviolet Explorer) 등이다.

우리 나라에서 행해진 천문관측은 단군시대로 거슬러 올라간다. 강화도 마니산에 있는 참성단(사적, 1964년 지정)에서 이 때부터 별에 제사지낸 일이 있다.

이 참성단은 단군시대 뿐만 아니라 조선시대에도 일식 · 월식과 북극 고도를 관측하기 위하여 관상감의 관원들이 자주 사용하던 천문대였다. 지금은 국내 체육대회에 사용하는 성화를 태양으로부터 취하는 의식을 이곳에서 하고 있으므로 천문대로서의 기능은 부분적으로 아직도 계속되고 있는 셈이다.

전문적인 천문대로서 지금까지 잘 보존되고 있는 것은 647년에 건립된 경주의 첨성대(국보, 1962년 지정)이다. 신라는 이 천문대를 사용함으로써 선덕여왕 이전의 704년간보다 오히려 그 이후의 288년간 더 많은 관측기록을 남겼다(〈표〉 참조).

천문현상	신라 선덕여왕
	이전 704년간	이후 288년간
달과 5행의접근	3	14
5행성의 상호접근	1	2
일식	19	10
별이 낮에 보임	1	3
객성 · 혜성의 출현	13	22
유성 · 운석의 낙하	5	27
〈표〉 신라때의 첨성대 관측기록

통일신라를 계승한 고려왕조는 삼국시대보다 천문학을 더욱 발전시켰고, 천문관측을 위한 첨성대를 개성에 있는 만월대 서쪽에 건립하였다. 6·25전쟁중에 전화를 입었는지는 알 수 없으나 그 이전까지의 모습은 높이 10척인 다섯 개의 돌기둥이 가로 · 세로 각 10척인 지붕을 받치고 있는 것이었다.

그러나 이것은 본래의 지붕이 아니고 네 귀퉁이에 지름이 15㎝ 되는 구멍이 패어 있는 것으로 보아 그곳에 또 다른 기둥을 박아서 그 위에 한층 더 올렸던 것으로 추측된다.

마지막 왕조인 조선에는 적어도 네 개의 천문대가 건설되었으나 현재는 두 개만 남아 있다.

먼저 없어진 두 개의 천문대 중 하나는 1434년(세종 16)에 준공된 대간의대(大簡儀臺)로 당시에 제작된 관측기기들을 전부 설치했던 큰 천문대였다. 경복궁 경회루 북쪽에 있던 이 천문대는 불행하게도 임진왜란 때 파괴되어 없어졌다. 두번째는 1702년(숙종 28)에 경희궁 개양문 밖에 세워졌던 관청대인데, 조선총독부가 일본인을 위해 그 자리에 경성중학교(京城中學校)를 세우려고 헐어 버렸다.

한편, 현재 남아 있는 두 천문대 중 하나는 1985년 보물로 지정된 창경궁의 관천대이다. 이것은 1688년에 금호문 밖에 세웠던 것인데, 그 뒤 두세 번 옮겨 지금의 자리에 있게 되었다. 옮길 때마다 새 돌을 갈아 끼웠기 때문에 새로 본떠서 만든 것같이 되어 버렸다.

마지막 천문대는 2011년 보물로 지정된 북부 광화방(北部廣化坊)의 관천대이다. 이것도 1688년에 축조된 것으로 알려져 있는데, 관천대 위에는 동서남북을 가리키는 십자선이 선명하게 남아 있는 관측 석대(石臺)까지 잘 보존되어 있으며, 사방의 난간을 제외하고는 전부 본래의 석재가 그대로 남아 있다. 가히 조선시대의 천문대를 대표하는 훌륭한 유물이다.

경술국치 이후에는 망원경이 설치된 천문대가 두 곳에 생겼으나 변변하지는 못한 것들이었다. 1927년경에 연희전문학교에 구경 15㎝ 굴절망원경이 본관 옥상에 설치되어 주로 교육에 사용되었고, 또 하나는 총독부 기상대(인천시 송월동 소재)에 작은 굴절망원경이 설치되어 있었다. 이 두 망원경은 6·25전쟁이 일어난 1950년에 각각 분실 또는 파괴되어 지금은 그 흔적조차 찾아볼 길이 없다.

8·15광복을 맞았으나, 연구용 망원경을 갖춘 천문대가 생기게 된 것은 1974년에 발족한 국립천문대가 그 시작이었다. 이 천문대는 1975년 소백산에 60-㎝급 망원경을 설치하였는데, 1986년에 모든 업무와 기능이 전자통신연구소 부설 천문우주과학연구소로 이관되었다.

이 시기에 천문우주과학연구소는 대덕전파천문대에 밀리미터파 전파를 수신할 수 있는 지름 14m 전파망원경을 도입하였고, 소백산관측소를 소백산천문대로 개칭하였다. 그 뒤 1991년에 표준과학연구원 부설 천문대로 다시 직제가 개편되었다.

국내 천문학의 지속적인 발전으로 중대형 광학망원경에 대한 국내 수요가 급증하게 되자 천문대(구 국립천문대)는 1995년 경상북도 영천시 보현산에 1.8m 광학망원경과 태양활동을 지속적으로 모니터링하기 위하여 태양플레어 망원경을 그 이듬해에 설치하여 보현산천문대를 설립하였다.

한편 지상에서의 관측과 더불어 우주에서의 천문관측을 위하여 2002년경 발사 예정인 과학위성 1호에 우주관측장비를 이용한 관측연구를 위하여 인공위성연구센터, 서울대학교, 버클리대학교 등과 공동 연구로 자외선 천문관측 탑재체 개발계획을 추진하고 있다.

국가 유일의 천문기관인 천문대는 이 외에도 해마다 역서를 발간하는 등의 민원업무를 수행할 뿐만 아니라 국민들의 과학문화 발전을 위해 천문지식 보급에도 힘쓰고 있다.

한편 대학의 경우, 1980년에 연세대학교천문대가 경기도 고양군 일산읍에 60-cm급 망원경을 설치한 뒤부터 많은 대학교에서 40-cm급에서 75-cm급의 망원경을 설치하여 교육 및 연구목적의 천문대를 운영하여 왔다. 또한 1990년대에 들어서면서부터 여러 천문현상들과 관련하여 일반인들의 천문학에 관한 관심이 높아짐에 따라 민간 주도의 사설 천문대들이 설립되기 시작하였다.

현재 사용되고 있는 20-cm급의 굴절망원경과 40-cm급 이상의 반사망원경을 보유하고 있는 천문대는 다음과 같다.

① 20-㎝ 굴절망원경：천문대(대덕연구단지) · 부산학생과학관(관내). ② 40-㎝ 반사망원경：경북대학교(교내) · 공주대학(교내) · 부산대학교(교내) · 서울대학교(교내) · 연세대학교(교내) · 한국교원대학교(교내 설치중) · 이화여자대학교(교내) · 충남대학교(교내) · 충북대학교(교내). ③ 60-㎝ 반사망원경：천문대(소백산천문대) · 연세대학교천문대(일산관측소) · 서울대학교(교내) · 세종천문대(여주, 사설천문대). ④ 75㎝ 반사망원경：경희대학교(교내) · 세종대학교(대양천문대) ⑤ 1-m 반사망원경：연세대학교(충청북도 진천군, 설치중) · 충북대학교(충청북도 청주시, 설치중) ⑥ 1.8m 반사망원경：천문대(보현산천문대) 등이다.

참고문헌

『증보문헌비고』 상위고

『한국과학기술사』(전상운, 정음사, 1979)

『연세대학교100년사』(연세대학교 출판부, 1979)

｢관상감 관천대에 대하여｣(전상운·나일성, 『동방학지』 40, 1983)

『역서(曆書)』(중앙관상대·국립천문대·천문우주과학연구소, 1985)

Korea Astronomy(Rufus,W.C., Korea Branch of Royal Asiatic Society Transactions, 1975)

관련 미디어

• 
  창경궁 관천대
• 
  경주 첨성대 정측면

집필자

나일성