천문대

3. 천문대의 역사

고대부터 천문학의 중요한 역할 중 하나는 천체 관측을 통해 정확한 시간을 결정하고 달력을 만드는 것이었다. 이를 위해 천체의 합, 출몰, 남중 시각 등을 지구상의 동일한 지점에서 지속적으로 관측해야 했다. 17세기에 망원경이 발명되고, 더 희미한 천체의 빛을 포착하기 위해 망원경이 대형화되면서, 고정된 건물 안에 망원경을 설치하여 관측하는 방식이 일반화되었다. 이러한 이유로 만들어진 관측 시설이 천문대의 시작으로 여겨진다.

중국에서는 역법 제작과 점성술을 위해 천문학이 발달하였고, 천체 현상이 관측되어 기록되었다. 주나라 시대에는 태사(太史)라는 관직이 설치되어 역사 기록과 함께 역법과 천문을 관장하였다. 당나라 시대에는 역법과 천문을 전문적으로 담당하는 사천대(司天台)라는 관직이 설치되었고, 송나라, 원나라 시대에는 사천감(司天監), 명나라, 청나라 시대에는 흠천감(欽天監)이라고 불렸다. 1442년 명나라 시대에 북경(北京)에 천문대(北京古觀象台)가 설립되었다.

3. 1. 고대 문명

3. 1. 1. 한국의 천문대

• 참성단 - 마니산 정상에 있는 제단으로, 고조선 시대에 세워졌다고 전해진다. 조선 시대에는 천문 관측이 이루어지기도 했다.
• 첨성대 - 선덕여왕 때에 세워진 천문대
• 관천대 - 조선 시대의 천문대. 천문대 위에 대가 있어 관측 기구를 설치하였다. 비교적 작은 크기의 관천대가 현재 창경궁과 현대그룹 본사 앞에 놓여 있다.
• 대간의대 - 경복궁 경회루 북쪽에 세워진 대형 천문대.

3. 1. 2. 캄보디아

3. 1. 3. 유럽

3. 1. 4. 아메리카

3. 1. 5. 아프리카

3. 2. 이슬람권

이 천문대는 15세기 중반에 파괴되었지만, 20세기에 발굴되었다.

3. 3. 일본

일본에서 가장 오래된 천문대는 674년 일본서기(日本書紀)에 등장하는 "점성대"(占星台)이다. 이름에서 알 수 있듯이, 당시 천문학의 주요 목적 중 하나였던 점성술(占星術)을 위해 만들어졌다. 1782년 에도(江戸) 아사쿠사(浅草)에 만들어진 에도 막부(江戸幕府) 천문방(天文方)의 "아사쿠사 천문대"(浅草天文台)가 "천문대"(天文台)라는 명칭으로 알려져 있지만, "천문대"라는 말은 오히려 소수였다. 천문방의 저서인 관정력서(寛政暦書)에서는 "측량대"(測量台)가 채택되었고, 별칭으로 "사천대"(司天台), "관상대"(観象台) 등을 사용했지만 "천문대"는 없었다. "사천대"는 아사쿠사로 이전하기 전 천문방 천문대의 명칭이자, 음양두(陰陽頭)인 토미가타가(土御門家 (安倍氏))가 교토(京都) 우메코지(梅小路)에 만든 천문대에 사용되었다. "관상대"는 메이지(明治) 초기 도쿄 대학(東京大学)과 해군성(海軍省)이 채택했다(당시에는 기상대(気象台) 기능을 겸했다). 1888년에 설립된 도쿄 천문대(東京天文台)가 "천문대"라는 명칭을 채택한 이후 일본에서 "천문대"라는 명칭이 정착되었다.

3. 4. 현대

현대의 천문대는 국가기관이나 대학교, 고등학교의 부속시설로서 시간 측정, 역법 편찬 및 천문학 연구를 담당하기 위해 설립된 천문대와 개인이나 사기업, 재단 등이 설립한 사설 천문대가 있다. 또한, 일본에는 지방자치단체 등이 운영하는 공개 천문대도 많이 있다.

4. 천문대의 입지 조건

천문대의 입지 조건은 다음과 같다.

• 도시의 조명 등화로부터 격리되어 있을 것
• 하늘의 투명도가 좋고, 대기의 흔들림이 적을 것
• 지반이 안정되어 있을 것

5. 천문대의 시설 및 장치

고대부터 천문학의 중요한 역할 중 하나는 천체 관측을 통해 정확한 시간을 결정하고 정확한 달력을 만드는 것이었다. 이를 위해 천체의 합, 출몰, 남중 시각 등을 지구상의 같은 지점에서 꾸준히 관측해야 했다. 17세기에 망원경이 발명되고, 더 희미한 천체의 빛을 보기 위해 망원경이 커지면서, 고정된 건물 안에 망원경을 설치하여 관측하는 방식이 일반화되었다. 이러한 이유로 만들어진 관측 시설이 천문대의 시초라고 할 수 있다.

천문대는 천체로부터의 미약한 빛을 관측하기 위해 도시에서 떨어진 광해가 없는 어두운 곳에 위치해야 한다. 또한, 맑은 날이 많고, 기류가 안정적이며, 넓은 시야를 확보할 수 있는 지형이 필요하다. 따라서 최근의 대형 망원경을 갖춘 천문대는 하와이의 마우나케아 산 정상이나 칠레의 안데스 산맥, 카나리아 제도 등의 고산에 건설되는 경우가 많다. 전파망원경의 경우에도, 관측을 방해하는 전파가 적은 산간 지역이나 사막 등이 선택된다.

천문대에는 망원경을 하나 또는 여러 개 설치한다. 최근에는 망원경 설치 장소와는 다른 관측실에서 원격 조작으로 관측을 하는 천문대도 많다. 천체 관측은 여러 날에 걸쳐 이루어지는 경우도 많기 때문에, 관측자용 숙박 시설 등이 부수적으로 있는 경우도 있다.

5. 1. 천체망원경

우주의 관측은 천체에서 오는 전자기파, 특히 가시광선을 받아 분석하는 방법에 거의 국한되기 때문에, 천문대에는 망원경이 설치되어 있다. 망원경에는 빛을 포착하여 분석하기 위한 관측장비로서 냉각 CCD 카메라, 분광기, 광전측광기, 적외선 관측 장치 등이 갖추어져 있다.

5. 2. 자오의 및 자오환

역사가 오래된 천문대에는 자오의나 자오환이 설치되어 있는 곳이 있다. 자오의와 자오환은 천체의 자오선 통과(transit)를 관측하는 장치로, transit instrument라고 총칭된다.

'''자오의'''는 자오선(남북 방향)으로만 망원경이 움직이도록 만들어진 천체망원경의 일종이다. 자오의로 항성의 자오선 통과 시각을 측정하여 항성의 적경과 자오의 설치 지점의 경도를 정확하게 구할 수 있다. 자오의에는 레프솔드 자오의, 밤베르크 자오의 등이 있다.^[2][3]

'''자오환'''(Meridian circle)은 자오의에 목표 천체의 고도를 측정하는 기능을 추가한 것이다. 자오환을 사용하면 천체의 적위와 관측 지점의 위도도 측정할 수 있다.

자오의·자오환은 한때 표준시와 역서 편찬에 필수적인 장치였다. 현대에도 GPS와 원자시계를 사용하여 결정된 측지계와 시각계의 교정을 위해 사용되고 있다.

5. 3. 기타 시설

현대 천문대는 관측 데이터량이 방대해짐에 따라, 컴퓨터와 데이터베이스 시스템을 운영하는 경우가 많다. 원격 관측 장치 운영을 위해 통신 네트워크를 활용하여 자동 원격 조작 및 데이터 분석 소프트웨어 등을 개발하고 있다. 대형 천문대에서는 전파망원경 및 전자 측정 기기류를 이용한 디지털 분석 장치를 운영하며, 다양한 측정 기기류를 이용한 정밀 데이터 분석을 실시한다.

하드웨어 측면에서는 다음과 같은 시설들이 있다.

• 이동 천문대: 자동차에 망원경을 탑재한 형태이다.
• 항공 천문대: 대기의 영향을 피하기 위해 항공기에 망원경을 설치한 형태이다. 성층권 적외선 천문대 등이 이에 해당한다.
• 기구 탑재 망원경: 기구에 망원경을 탑재한 형태이다.
• 우주 천문대: 대기권 밖 궤도 상에 설치된 형태로, 허블 우주 망원경 등이 있다.

6. 천문대의 이용 형태

연구기관의 천문대에서는 망원경을 공동 이용하는 형태를 취하며, 관측 계획을 공모하여 관측 시간을 여러 그룹에 세분화하여 할당하는 경우가 많다. 이러한 이용 형태는 장기간의 모니터링 관측이나 많은 샘플을 수집해야 하는 관측(탐사 관측), 초신성 폭발과 같은 갑작스러운 현상의 관측에는 불리할 수 있다. 이 점을 보완하는 존재로서, 사설 천문대나 공개 천문대의 망원경을 이용한 관측도 중요한 역할을 담당하고 있다.

7. 한국의 천문대

한국의 천문대는 연구 목적의 연구용 천문대, 일반인을 위한 국공립 천문대, 그리고 사설 천문대로 구분된다.

=== 연구용 천문대 ===

• 보현산 천문대 - 한국천문연구원 소속으로 경상북도 영천시에 있다.
• 소백산 천문대 - 한국천문연구원 소속이다.
• 레몬산 천문대 - 한국천문연구원 소속이다.
• 충북대학교 천문대

=== 사설 천문대 ===

• 송암스페이스센터 - 경기도 양주시에 있는 사설 천문대이다.
• 세종 천문대 - 경기도 여주시에 있는 사설 천문대이다.
• 어린이천문대 - 경기도 일산에 있는 사설 천문대이다.
• 중미산 천문대 - 경기도 양평군에 있는 사설 천문대이다.
• 안성 천문대 - 경기도 안성시에 있는 사설 천문대이다.
• 나일성 천문관 - 경상북도 예천군에 있는 사설 천문대이다.
• 만행산 천문체험관
• 광양 해달별 천문대 - 전라남도 광양시 봉강면에 있는 사설 천문대이다.
• 제천 별새꽃돌 과학관 - 충청북도 제천시 봉양읍에 있는 사설 천문대이다.

7. 1. 연구용 천문대

• 보현산 천문대 - 한국천문연구원 소속으로 경상북도 영천시에 있다.
• 소백산 천문대 - 한국천문연구원 소속이다.
• 레몬산 천문대 - 한국천문연구원 소속이다.
• 충북대학교 천문대

7. 2. 국공립 천문대

7. 3. 사설 천문대

• 송암스페이스센터 - 경기도 양주시에 있는 사설 천문대이다.
• 세종 천문대 - 경기도 여주시에 있는 사설 천문대이다.
• 어린이천문대 - 경기도 일산에 있는 사설 천문대이다.
• 중미산 천문대 - 경기도 양평군에 있는 사설 천문대이다.
• 안성 천문대 - 경기도 안성시에 있는 사설 천문대이다.
• 나일성 천문관 - 경상북도 예천군에 있는 사설 천문대이다.
• 만행산 천문체험관
• 광양 해달별 천문대 - 전라남도 광양시 봉강면에 있는 사설 천문대이다.
• 제천 별새꽃돌 과학관 - 충청북도 제천시 봉양읍에 있는 사설 천문대이다.

8. 일본의 공개 천문대

일본에는 지방자치단체나 기업이 운영하는 공개 천문대가 많이 있다.^[4] 이러한 공개 천문대는 광학 망원경을 갖추고 있으며, 천체 관측, 천문 관련 정보 홍보, 천문 자료 전시 및 해설, 강연회, 학습회, 이벤트 개최 등을 통해 천문학 대중화에 기여한다. 일본의 공개 천문대 수는 100곳이 넘어, 세계적으로도 보기 드문 천문대 강국이다.

일본 최초의 공공 천문대는 1926년(다이쇼 15년)에 설립된 倉敷天文台(구라시키 천문대)이다. 山本一清(야마모토 이치세이) 교토대학교 교수의 천문학 보급 이념에 감명을 받은 原澄治(하라 스미하루) 구라시키 방적 전무가 사재를 털어 설립한 전국 최초의 민간 천문대였다. 당시 일본 국내 최대 규모인 32cm 반사 망원경(갈레르망원경)을 설치했으며, 일반인에게 무료로 개방하여 누구나 천체를 관측할 수 있도록 하였다. 1941년(쇼와 16년)부터 本田実(혼다 미노루)가 구라시키 천문대 주사로 활약하며 신혜성 12개, 신성 11개를 발견했다.

공개 천문대는 국민의 풍요로운 자연관을 기르는 평생 학습 시설 또는 관광 자원으로 활용되기도 한다. 그러나 망원경 유지 및 시설 관리에는 매년 상당한 비용이 필요하므로, 특히 1990년대에 고향 창성 기금을 활용하여 설치된 천문대 중에는 자치체의 재정난으로 폐쇄되는 경우도 있다.

공개 천문대의 망원경은 연구 기관의 망원경에 비해 비교적 자유로운 관측이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 일본 공개 천문대의 망원경은 구경 50cm~1m급이 많아, 3~4m급 망원경을 갖춘 세계 연구용 천문대에 비해 연구용으로는 불리한 점이 있다. 兵庫県立西はりま天文台에는 세계 최대 구경(2m)의 공개 망원경 "나유타"가 있지만, 일본의 하늘은 기후적·지리적 조건으로 인해 가시광선 관측에서는 영상 촬영보다 분광 관측에 더 적합하다.^[5] 반면 적외선 관측에서는 일본 하늘에서도 좋은 별상을 얻을 수 있는 경우가 많다. 따라서 공개 천문대에서는 관측 대상 선정 및 망원경과 하늘에 맞는 관측 장치 정비가 중요하다.^[5]

공개 천문대는 다양한 천문 현상 관측을 목적으로 하며, 태양 관측, 행성 관측, 변광성 관측(측광 관측), 분광 관측(태양 등이 중심), 촬영 관측(태양·달·행성·태양계 내 천체 사진 등) 등에서 많은 성과를 내고 있다.

9. 세계의 천문대

• 그리니치 천문대 - 세계시와 경도의 기준이 된 영국의 천문대이다.
• 팔로마 산 천문대 - 한때 세계 최대 구경을 자랑했던 5m 헤일 망원경을 보유하고 있다.
• 미국 해군 천문대(USNO) - 대표적인 천체력인 ''The Astronomical Almanac''을 발행하고 있다.
• 스미스소니언 천체물리관측소 - 태양계 내 천체 관측 데이터를 바탕으로 예보를 하는 센터 등이 설치되어 있다.
• 유럽 남방 천문대 - 남반구 최대의 관측 장비를 운용하는 천문대이다.
• 미국 국립 전파 천문대 - 세계 최대 규모의 지상 VLBI를 운용하는 천문대이다.
• 여키스 천문대 - 시카고 대학교 부속 천문대. 세계 최대의 굴절식 망원경을 운용하고 있다.
• 국립천문대(NAOJ) - 일본의 대표적인 천문학 연구 기관. ''이과연표'' 편찬 등을 수행한다.
• 해상보안청 - 일본의 대표적인 천체 관측 데이터인 ''天体観測表''를 발행하고 있다.
• 제미니 천문대 - 존속을 위해 관측 시간이 매각되고 있다. 마우나케아 천문대군(群)의 하나이다.
• 조드럴 뱅크 천문대
• 아레시보 천문대
• W. M. 켁 천문대
• 쯔진산 천문대
• 라 실라 천문대
• 라스 캄파나스 천문대
• 스핑크스 천문대
• 우주 망원경
• 천문대 목록
• 국제관측소

참조

_[1] 웹사이트 Commons:Picture of the Year/2010 - Wikimedia Commons https://commons.wiki[...] 2022-11-14
_[2] 웹사이트 レプソルド子午儀と子午儀室（上） http://www.nikkei-sc[...] 2018-03-04
_[3] 웹사이트 樺太国境を決めたバンベルヒ子午儀 http://www.nikkei-sc[...] 2018-03-04
_[4] 문서 공공성이 높은 시설이기 때문에, 공공 천문대라고 불리기도 한다. 영어의 "public observatory"의 "public"을 「공공」으로 번역할 것인가, 「공개」로 번역할 것인가의 문제이다. 용례로 판단하면, public은 공개로 하는 경우가 많다. 공공의 경우에는, official을 사용하는 예가 많다. 즉, public observatory의 경우에는, 연구 성과 등이 공개되고 있는 천문대가 된다.
_[5] 문서 천문대는 도시부에서는 설치가 어렵기 때문에, 대형 관측 시설은 압도적으로 지방 산간부가 많다. 야간의 지구를 촬영한 영상 등에서도 알 수 있듯이, 일본은 야간의 조명이 많고, 밤하늘이 밝다. 이것은 관측의 방해가 되지만, 방범이나 사고 방지 등의 이유도 있고, 어쩔 수 없는 일이기도 하다. 그러나, 이전에 비하면 좋은 조건을 갖춘 관측 시설이 늘어난 것도 사실이다. 앞으로는, 더 작고・더 고도의 관측 장비(구체적으로는, 감도나 정밀도가 높은 장비류의 것)의 개발이 공개 천문대의 요구인 것 같다.