중력파의 발견

 

아인슈타인의 일반 상대성이론(1915년 발표)으로 그 존재가 예측되었던 중력파(Gravitational Wave, 重力波 )를 라이고 [ LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), 레이저 간섭계 중력파 관측소 ] 과학자들이 발견했다고 합니다.

중력파 관측자체가 다양하고 방대한 이론과 기술의 연구 프로젝트인데, 여기서는 공학적인 내용만 살짝 살펴 보겠습니다.

과거에도 중력파를 관측하려는 여러 시도들이 있었지만, 관측장비의 수준과 민감도가 당시의 기술로는 현저히 떨어져서 대부분 실패합니다.

그러나 중력파 측정장치의 방식을 레이저 간섭계를 이용한 방식으로 바꾼 후 부터, 여러 나라에서 다양한 관측시설 건설과 관측 시도를 합니다.

이러한 과정 중, 미국은 중력파 관측을 위해 최첨단 기술들이 적용된 LIGO를 미국 북서부  Washington주의  Hanford와  여기서 약 3000km 정도 떨어진 미국 남부 Louisiana주 Livingston 에 각각 건설합니다.

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LIGO, Hanford, Washington

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LIGO, Livingston, Louisiana

LIGO는 “ㄴ”자 모양으로 생겼으며, 한 변의 길이만도 약 4km의 진공튜브로 되어 있는 거대한 관측장치 입니다. 이러한 관측장치를 이용하여, 여러 차례의 관측 시도 끝에, 약 13억 광년 떨어진 곳에서 발생한 2개의 블랙홀 충돌로 생긴 중력파 관측을 성공하여, 중력파의 존재를 2016년 2월 발표하게 됩니다. 이로서 우주를 보는 새로운 시각을 열게 됩니다.

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2곳의 LIGO에서 측정한 파형 비교

중력파 관측을 위해서는 엄청난 자금과 최신기술, 그리고 선구자적인 진취적 열정이 필요한 연구프로젝트입니다.

일반인들이 보기에는 중력파 관측성공이 우리 실생활에 당장 어떤 도움을 주는 것이 아닌데 라고 생각할 수 있습니다만, 공학적인 입장에서 접근해보면, 관측을 위해 개발되고 적용된 여러 기술들의 획기적인 발전이 있었습니다.

LIGO의 중력파 관측장비들의 핵심기술,

입니다.

특히 LIGO의 제진 기술은, 주변의 잡음에 해당하는 진동(예, 차량, 날씨, 지진, 전자파 등)으로부터 완벽히 차단되도록 시설을 건설해야 하고, 정밀계측을 위해 0.1Hz ~ 수 100Hz의  6축 방향 제진을 위한 첨단의 Passive 및 Active 제진 기술이 적용되었다고 합니다.

또한, LIGO의 다양한 제어기술  운용을 위한 정밀도는, 서버나노미터(sub-nanometer)와 서버나노라디안(sub-nanoradian)급의 정밀도라고 합니다.

그래서, LIGO는 거대한 제진시스템이라고 볼 수 있습니다.

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LIGO, 작업모습

LIGO에서 다양한 기술을 전개하면서, 이곳의 기술자들은 풍부한 기술적 경험을 축적했을 것입니다.

우리나라도 0.1~10Hz 대역의 파동을 검출하는 저주파검출기 소그로  [ SOGRO ( Superconducting Omni-directional Gravitational Radiation Observatory), 전방향 초전도 중력파 검출기 ] 를 건설할 계획이 있다고 합니다. 우리나라에서 중력파를 검출한다는 것은, 관련된 산업분야의 기술들이 발전한다는 의미이므로, 첨단기술발전의 진일보를 이룰 수 있는 고무적인 일이 될 것입니다.

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LIGO, 작업모습

우리나라가 이러한 연구를 진행할수록, 진동을 제어하는 제진기술뿐만아니라 다양하고 풍부한 공학적 경험들이 꾸준히 축적될 것입니다.  아울러서 우리나라 초정밀 산업기술 수준도 한층 더 향상 될 것입니다.

 

** 자료출처 :

 

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