천체망원경은 우주의 아름다움을 탐험하는 데 중요한 역할을 합니다. 앞 선 포스팅에서는 전체적인 천체관측에 대해 다루느라 천체망원경에 대해 매우 간략하게 다루었습니다. 이번 글에서는 보다더 자세히 굴절망원경, 반사망원경, 반사굴절망원경 등 망원경 종류 와 선택에 대한 고려까지 알아보겠습니다.
천체망원경 선택
1. 천체망원경 종류와 선택
천체망원경은 크게 굴절망원경, 반사망원경, 그리고 굴절반사망원경으로 나눌 수 있습니다. 각각의 망원경은 다른 원리와 장단점을 가지고 있습니다.
굴절망원경 (Refractor Telescope)
굴절망원경은 렌즈를 사용하여 빛을 모으는 망원경입니다. 렌즈는 빛을 굴절시켜 초점을 맞추는 역할을 합니다. 이러한 망원경은 흐릿한 이미지를 거의 없이 전달하며, 특히 행성이나 달과 같은 작은 천체를 관측하기에 적합합니다. 굴절망원경은 간단하고 유지보수가 쉽습니다. 보통 천체관측용으로 말하는 굴절망원경은 케플러식 망원경입니다. 케플러식 망원경은 1611년 케플러가 접안렌즈를 볼록렌즈로 한 굴절망원경을 설계하여 제시한 망원경입니다. (갈릴레이식은 접안렌즈가 오목렌즈입니다)
시야가 넓고, 동일 크기에서 반사망원경에 비해 빛을 많이 모을 수 있으며 상의 대조가 좋다는 장점이 있어 보통 초보자용 천문관측과 더불어 지상관측에도 적합하다고 추천됩니다. 반면, 반사망원경에 비해 가격이 비싸고, 상이 거꾸로 보이며 색수차가 생긴다는 단점이 있습니다. 상이 거꾸로 보이는 것은 접안렌즈 앞에 직각 프리즘이나 직각 거울을 설치해 똑바로 보도록 보정할 수 있습니다. 또한, 색수차는 굴절률이 다른 렌즈를 2개 이상 복합해 만들면 일정 수준 해결을 할 수도 있습니다. 혹은 대물렌즈로 3 개의 굴절률이 다른 3개의 렌즈를 사용해 만든 아크로메틱 렌즈를 사용하여 색수차를 줄이는 방법이 있지만, 이 또한 색수차를 완전히 제거하는 것은 아니며 가격이 비싸 전문가가 아니라면 권하지 않습니다.
반사망원경 (Reflecting Telescope)
반사망원경은 거울을 사용하여 빛을 모으는 망원경입니다. 반사망원경에는 대표적으로 뉴턴식, 카세그레인식, 리치-크레티앙식(나스미쓰식, 쿠데식) 망원경이 있지만 여기에서는 보통 많이 쓰이는 뉴턴식을 소개합니다. 반사망원경은 보다 높은 해상도를 제공하고 굴절망원경에서 발생하는 색수차 문제를 해결할 수 있습니다. 또한, 큰 거울을 사용할 수 있으므로 대형 망원경을 만들 수 있는데, 제작비용이 저렴하기 때문에 대부분의 대형 망원경은 반사망원경 형태로 제작되어 있습니다.
뉴턴식 반사망원경은 오목거울을 주경으로 하고, 주경의 초점 앞에 45° 방향으로 튼 평면 반사거울을 부경으로 설치한 망원경을 말합니다. 빛이 경통을 통과해 주경에서 반사되고 부경으로 보내지면, 부경에서 다시 반사되어 경통 밖에서 초점을 맺고, 이 초점에서 우리는 천체를 관측합니다.
동일한 크기라면 크기가 클수록 렌즈를 만드는 비용이 비싸기 때문에 같은 크기의 굴절망원경에 비해 가격이 상당히 저렴합니다. 거울을 이용하기 때문에 제작도 간단합니다. 초점거리를 상대적으로 짧게 만들 수 있고 굴절망원경의 문제인 색수차가 나타나지 않기 때문에 사진 촬영 등에 유리합니다. 따라서 교육용이나 아마추어용으로 선호합니다. 반면, 코마수차* 및 구면수차**가 나타나며 같은 크기의 굴절망원경에 비하여 상대적으로 빛을 적게 모읍니다. 틀어진 광축을 조정해 주어야 하는 등 비교적 유지 및 관리가 힘듭니다.
*코마수차: 평행하게 입사되는 것이 아니라 렌즈 축에 대해 경사져 입사된 빛이 한 점에서 초점을 맺지 못하고 점상이 마치 혜성의 모습처럼 나타나는 현상
**구면수차: 거울을 구면으로 만들 경우 거울의 중심부로 입사된 빛과 거울의 가장자리로 입사된 빛이 맺는 초점의 위치가 서로 다른 현상
반사굴절망원경 (Catadioptric Telescope)
반사굴절망원경은 렌즈와 거울을 모두 사용하여 빛을 모으는 망원경입니다. 반사굴절망원경은 경통 앞쪽 끝에 커다란 렌즈를 설치하고 뒤쪽에 커다란 반사경이 있습니다. 각종 수차를 보정하기 위해 적당한 보정렌즈를 설치한 것입니다. 이 망원경은 반사망원경과 굴절망원경의 장점을 결합하여 더 큰 배율과 넓은 시야각을 제공합니다. 또한, 상대적으로 작은 크기로 강력한 성능을 갖추고 있습니다. 반사굴절망원경은 다양한 천체를 관측하는 데 매우 유용합니다. 슈미트-카세그레인식(Schmidt-Cassegrain) 망원경, 막스토프(Maksutov)망원경, 막스토프-카세그레인식(Maksutov-Cassegrain) 망원경 등이 여기에 속합니다.
2. 망원경 선택
천체망원경을 선택할 때는 목적과 사용자의 수준을 고려해야 합니다. 먼저, 어떤 천체를 관측하고자 하는지를 고려해야 합니다. 행성이나 달과 같은 큰 천체를 관측하려면 장거리를 다룰 수 있는 큰 적경을 가진 망원경이 필요하며, 혜성이나 은하와 같은 어려운 대상을 관측하려면 밝기를 포기하고 더 큰 배율을 갖춘 망원경을 선택해야 합니다. 또한, 사용자의 수준에 따라 초보자를 위한 간단한 모델부터 숙련된 관측자를 위한 고급 모델까지 다양한 종류의 망원경이 있으므로 사용자의 수준을 고려하여 선택해야 합니다.
흔히 굴절망원경과 반사망원경 중에서 어떤 것이 더 좋은지를 묻는 경우가 있습니다. 이는 목적이 어떤 것이냐에 따라 다르기 때문에 정확한 답이 있다고 할 수 없습니다. 하지만 일반적으로 초보자에게는 굴정망원경을 추천합니다. 다루기가 쉽고 달, 행성, 태양을 관측하는데 유리하기 때문입니다. 성운, 성단, 은하 등 천체 사진을 찍는 목적이라면 반사망원경이 유리한 경우가 많습니다. 굴절망원경 대비 같은 가격으로 비교적 큰 망원경을 구입할 수 있기 때문입니다.
마지막으로, 망원경을 선택할 때는 단순히 종류만 결정하는 것이 아니라, 망원경의 성능을 고려해야합니다. 망원경의 성능에는 집광력, 배율, 분해능, 구경, 초점거리, 구경비(f/ratio) 등을 고려해야 합니다. 이에 대한 자세한 설명을 망원경의 성능을 다루는 포스팅으로 찾아 뵙겠습니다.
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