SETI : 우주로 띄운 편지 - 5 -

1. 전파를 통한 외계 문명의 탐색

 

내가 간혹 들르는 카페 중에 '우주, 별 사랑하는 사람들(http://cafe.daum.net/astronomical)' 이라는

카페가 있다.

국내 최대 규모의 아마추어 천문학 카페답게 이 카페에는 여러 게시판들이 존재하는데
그 중 하나가 '우주별의 외계 생명체'라는 게시판이다.

그런데 이 게시판의 글들을 보던 중 '외계생명체 게시판 존재 이유'라는 게시판지기의 글을 보게 되었는데
나름 인상깊었던 부분이 있어 인용하자면 다음과 같다.

 

     "...(전략)...
     이러한 호기심은 우리카페에도   2001년 1월 ufo게시판이 생겨나게 했습니다
     하지만  게시판 이름처럼 비과학적이라는 비난을 피할수 없었으며
     체널러 증산도들에게 악용당하는 부작용을 일으켰습니다 
     좀 더 과학적으로 외계생명체와 외계행성에 접근하고자 
     고심하던 운영자들은 체널러 증산도 관련글은
     카폐에서 영구 금지 시키고 유에프오 외계인관련글은  
     상상의나래게시판을 신설하여 그곳으로 이관시킵니다 
     UFO게시판은 영구폐쇄하고  2004년 4월 외계생명체(부제:SETI)게시판을 신설합니다.
     그리고 보다 더 많은 사람들이 공감할수 있도록 과학적 접근을 하려고 노력했습니다..."

 

이 글을 읽어가면서 '외계인'이라는 단어가 야기시킬 수밖에 없는

유사과학의 상상력이 분명이 존재하는 상황에서
과학적인 탐구를 소중히 여기시는 분들의 고민이 어떠했음을 조금이나마 이해할 수 있었다.

'외계인'이라는 단어는 그 자체의 어감이 가지는 비과학적 범주에도 불구하고

분명 과학의 한 부분으로서 연구가 진행중이다.
물론 이 부분에서 보다 정확한 표현은 '외계인'보다는 '외계생명체'라고 하는 것이 바람직할 것이다.

 

그 중 일반적으로 알려진 프로그램이 SETI(The Search for Extraterrestrial Intelligence)이다.

 

SETI 계획이 처음 시작된 것은 1960년 웨스트 버지니아의 그린뱅크에 있는

국립전파천문대의 프랭크 드레이크 박사에 의해서였다.

프랭크 드레이크 박사는 12광년 거리에 있는 별을 대상으로 전파 신호를 청취하였는데,
처음부터 정체가 밝혀지지 않은 강한 신호가 탐지되었다가 곧 사라졌으며
이후 종종 군용기로부터 발생하는 신호가 청취되기도 하였다.

이러한 일련의 시도들은 그 자체의 성공보다는 '전파 신호를 통한 외계 신호의 청취 가능성'이라는 측면에서

중요한 시도로 평가받고 있다.

 

이후 SETI 프로젝트와 궤를 같이하는 일련의 시도들이 있었다.

예를 들어 칼 세이건이 제트추진연구소의 소장 부르스 머레이와 함께

1980년에 설립한 행성협회라는 단체는 영화감독 스티븐 스필버그의 지원하에

META(Megachannel Extra Terrestrial Assay)라는 프로젝트를  진행하기도 했다.

 

이 프로젝트에서는 프랭크 드레이크 박사의 최초 시도가 단일 주파수에 머물렀던 것을

840만 개 주파수로 확장하여 진행되었다.
또한 이 프로젝트에는 메사추세츠 주 하버드 대학의 지름 26미터짜리 전파 망원경이 투입되었으며
1년간 북반구 전체와 남부구의 일부가 관측되었다.

 

META 프로젝트에 의한 관측은 이후 계속 진행되어 5년 동안의 탐색과 2년 동안의 분석을 통해
칼 세이건과 물리학자 호로위츠에 의해 결과가 발표되기도 했으나

외계 문명의 신호로서 확인된 것은 존재하지 않았다. 

그렇다면 외계 생명체로부터 발생한 인위적인 신호는 어떤 모습을 띄고 있을까?
당연한 논리겠지만, 그 신호가 어떤 모습일지는 지구에 존재하는 우리들로서는 정확히 알 수가 없다.

그러나 그럼에도 불구하고 이러한 일련의 시도들이 가능하게 된 데에는

몇 가지 과학적이면서 철학적인 배경 사상이 존재했기 때문이다.

 

그 첫번째 배경 사상으로 들 수 있는 것이 유명한 '드레이크 방정식'이다.
드레이크 방정식이란 우리 은하에서 우리 지구와 같은 문명이 꽃 핀 행성이

얼마나 있을지를 예측해 보는 방정식으로서 프랭크 드레이크 교수가 창안한 방정식이다.

(드레이크 방정식에 대한 자세한 설명은 본 블로그의 '코스모스 에세이' 폴더,  

 '드레이크 방정식의 자세한 설명'이라는 글을 참조하시면 됩니다.  

  http://blog.daum.net/bigcrunch/7973059)
 
비록 이 방정식이 변수 값에 어떤 값을 대입하느냐에 따라 천차만별의 결과값을 도출해 내긴 하지만
이 방정식을 사용하는 순간 그 누구도 이 우주에 우리이외의 문명 사회가 존재하리라는 가정을

부인하기 어렵게 된다.

또한 이 방정식에서 가장 마지막에 대입되는 변수가 

"행성의 수명에서 고도 기술 문명의 지속 기간이 차지하는 비율"인데
현재 비교나 대조가 불가능한 상황에서 유일한 예가 될 수밖의 없는 지구의 경우
전파 천문학이 가능하기 시작한 때를 고도 기술 문명의 시작으로 보고 있는 점 역시

전파 천문학의 가능성에 대한 신뢰가 그만큼 크다는 것을 반증하고 있는 것이다..

 

두 번째 배경 지식은 외계 문명이 전파를 사용할 경우에 대한 몇 가지 가정 사항을 포함하고 있다.
SETI를 비롯한 일련의 전파 기술을 응용한 프로젝트에서는

우선 어느 정도 관측 대상을 가정하여야 할 필요가 있었는데,
여기서 가장 중요한 가정은 외계의 신호가 1420MHz 주변에서 나타날 것이라는 가정이다.

특정 주파수 대역으로 이와 같은 진동대역을 주목하게 된 것은

우주에 가장 일반적으로 분포하는 원소인 수소가 전파를 방출할 때

그 주파수가 정확히 1420.405751768MHz에 21Cm의 파장이 발생하기 때문이다.
우주를 지배하고 있는 물리 법칙이 어디나 동일하기 때문에

만약 외계에 전파 천문학을 다루는 과학자가 있다면 역시 1420MHz를 주목하리라는 가정이 성립한다.

이러한 과학적 사상을 배경으로 진행된 '전파 망원경을 통한 외계 지성체의 발견'을 위한 프로젝트들이
비록 긍정적인 결과를 아직 도출하지는 못했지만, 몇 가지 인상적인 사건들은 발생하기도 했던것 같다.

 

<그림1 :칼 세이건이 호로위츠와 진행한 META 프로젝트 중 발견한 가장 강한 전파 신호가 발생한 37개 지점.
           출처 : 칼 세이건 저, '창백한 푸른 점', P378>
          
이 그림에는 칼 세이건이 META 프로젝트를 진행하면서

가장 강한 전파 신호를 발견한 37개 지점이 그려져 있다.

그림을 가로질러 나타나고 있는 푸른색 띠는 우리 은하의 평단면에 해당한다.
적경 18도, 적위 30도 지점에는 은하의 중심이 있다.

 

이 그림에서 노란 점은 1420MHz, 빨간 점은 그 배수인 2840MHz로 신호가 탐지된 지점을 표시한 것이다.
좀더 큰 동그라미로 표현되어 있는 가장 강한 신호들이

은하의 평단면쪽에 나란히 배치되어 있는 것이 대단히 인상적이다.
이에 대해 칼 세이건은 '등골이 시려 온다'는 표현을 쓸 정도이다.

 

그럼에도 불구하고 이 신호들이 외계 문명체의 신호로 인정되지 않는 이유는 '반복' 이 없었기 때문이었다.
반복이 없었기 때문에 동일한 신호를 다시 잡아낼 수가 없었고,

그렇기 때문에 이 신호가 정말 은하수 저쪽 평면 어딘가에서 날아온 신호인지 여부를

검증할 수 없었던 것이다. 

 

어쨌든 이와 같은 인상적인 사건들과 함께 전파를 통해 하늘의 구석구석을 탐색하는 작업은

지금도 계속되고 있다.

현재 SETI 프로젝트는 미국 의회에서의 예산 삭감과 같은 일화들을 겪으면서도 지속적으로 진행되고 있는데

오늘 날에는 SETI@HOME이라는 가정 SETI프로젝트로 확대되어 있는 상황이다.

 

1960년에 시작된 SETI 프로젝트는 40년이 넘는 기간에도 불구하고 아직 과학적 성과를 내지 못하고 있다.

과학적 성과란 당연히 외계에서 보내온 신호를 발견하는 것인데,

이것이 발견될 경우 지구는 대대적인 인식의 혁명이 발생할 것이 불보듯 뻔한 상황이므로

어찌보면 전부 아니면 전무의 도박이라 할 수도 있을 것이다.

 

그런데 이처럼 과학적 성과를 내지 못하는 데에 있어 과학자들을 가장 많이 괴롭혔던 점은

계산 능력의 한계에 있었다.
SETI프로젝트를 위해 아레시보 전파 망원경이 하루에 수집하는 전파는 2800만개에 달하는데
하루하루 쌓이는 이처럼 막대한 전파를 분석해낼 만한 슈퍼 컴퓨터가

현재로서는 존재하지 않는 상황인 것이다.

 

이러한 상황에서 SETI@HOME 프로젝트가 2000년 캘리포니아 버클리 대학으로부터 시작되었는데
이 프로젝트가 주목한 것은 인터넷으로 연결된 전 세계에 존재하는 개인용 컴퓨터였다.
즉, 하나의 슈퍼 컴퓨터 대신, 전세계의 개인용 컴퓨터에서 자료를 분산하여 분석하면

슈퍼 컴퓨터와 동일한 효과를 볼 수 있는 것이라는 점을 주목하게 되었다.

 

이러한 방향으로 시작된 프로젝트는 현재 프로젝트에 참여하고 있는 자원봉사자가 약 300만명에

하루에 3천명 꼴로 참여인원이 늘어나고 있다고 한다.
이러한 효과로 인하여 SETI프로젝트는 '1초에 10조번'이라는 놀라운 연산능력이 가능한 자원을 확보하였으며

28만년에 해당하는 계산분량을 1년만에 해내는 성과를 이룩하고 있다.

또한 자원봉사자에게는 이러한 거대한 프로젝트에 참여하는 자부심과 함께,
우주에 대한 상상력과 과학적 경험을 충분히 충족시켜주고 있다.

2. SETI@HOME 참여하기

 

개인적으로 우주를 사고의 대상으로 진행하는 모든 일에 '국가'의 개념을 개입시키는 것을  

그닥 좋아하는 편은 아니지만, 한편으로는 아직까지는 이 분야에서 어디하나 내로라하는  성과가 없는

우리 나라의 상황이 안타깝기도 하다.

그런데 SETI@HOME과 같은 프로젝트를 보면 이러한 사업에서 능력을 발휘한다거나  

두각을 나타낼 수 있는 조건이 반드시 수치화된 국력과 필연적인 관계가 있는 것 같지는 않다.
   
SETI@HOME 프로젝트에는 우리 나라 사람들도 많이 참여하고 있다. 
이 프로젝트에 가입할 때, 팀을 선택하는 부분이 있고, 나 같은 경우 '세티@홈코리아'라는 
대중적인 팀에 가입한 상황인데 '세티@홈코리아'의 공식사이트(http://seti.pe.kr/)에서 볼 수 있는 

국가별 통계치는 다음과 같다.
 

 

<그림2 : 대한민국의 일반인들이 SETI@HOME에 참여하여 현재까지의 분석한 실적은 5천6백만 크레딧으로서 

            37위에 랭크되어 있다. 
            미국이 1위, 독일, 영국, 캐나다가 그 뒤를 잇고 있으며, 아시아에서는 일본이 5위로 1위, 대만이 17위로 2위,

            중국 24위로 3위, 대한민국이 37로 4위를 차지하고 있다.>
            (출처 : http://kr.boincstats.com/stats/country_stats.php?pr=sah&st=0&to=100)

 

  이러한 통계치가 사실 '국력'과 직접적인 상관 관계가 있는 것은 아니다.

  왜냐하면 SETI프로젝트와 같은 사업은 전적으로 개인이 정보를 얻어서

  스스로의 의지에 의해 참여하는 사업이기 때문이다.

  나는 항상 이러한 자료를 볼 때마다 항상 저 멀리 앞서 가는 '일본'이 부럽기만 하다.
  많은 경우 이를 '국력', '부' 따위와 같은 재력과 연결시키는 것 같은데,

  오히려 이러한 힘은 사회의 '다양성'이 만들어내는 것 아닐까?
  
SETI에 참여하는 방법은 아주 간단하다.
우선 SETI@HOME 사이트에 접속한다.(http://setiathome.ssl.berkeley.edu/)
한국말로도 안내가 되어 있으므로 쉽게 참여가 가능하다.
'우선 규칙과 방침'을 읽어달라는 말이 나오는데, 영어로 되어 있는 이 방침들을 

구태여 읽을 필요도 없을 것 같다.

다만 SETI@HOME 프로젝트에 참여하기 위해  개인 컴퓨터의 일정 리소스를 사용한다는 점과

개인 정보 보호 정책이 설명되어 있다는 점만 알면 그만이다.

  
그 다음,  프로그램을 개인 PC에 다운로드 받아 프로그램을 설치한다.
다운로드 받는 파일 명은 'boinc_5.10.30_windows_intelx86'이며 용량은 약 6.9메가바이트이다.
이 프로그램을 다운받아 설치를 실행하면 다음과 같은 질문들이 나타난다.

<그림3 :  SetUp 타입에서는 Single-User Installation을 선택한다.
              이것은 PC 운영체계(Window)에 본인이 로그인 했을때만 프로그램이 구동되는 Type이다.
              일반적으로 이것을 선택하는 것이 문안하며 SETI측에서도 이 모드를 추천하고 있다.>

 

<그림4>. Option선택 : 이 프로그램은 화면 보호기(Screen Saver)로서 작동한다.
                               SETI프로그램을 기본 화면 보호기로 선택 할 경우 

                               'Make BOINC Your default screensaver.'를 체크하고 
                               로그인할 때 자동으로 SETI가 구동되길 원할 경우

                               'Launch BOINC When logging on'도 체크한다.>

 

 

<그림5. 프로젝트 선택 : 마지막으로 프로젝트를 선택한다. 프로젝트는 'SETI@HOME'을 찾아 선택한다.>
     
이상의 과정을 종료하여 프로그램이 설치되었으면 '당신의 어카운트'항목에 접속하여 어카운트를 등록한다.

어카운트 등록은 본인이 자주 사용하는 메일 아이디와 비밀번호, 국가(South Korea)정도를 선택하는

매우 간단한 작업이다. 

그리고 소속 팀을 선택하는 것도 필요한데 현재 대중적으로 오픈되어 있는 

세티@홈코리아(http://seti.pe.kr/)에 가입하는게 일반적인것 같다.

(참고로 세티@홈코리아(http://seti.pe.kr/) 사이트에 방문하면 더 자세한 정보를 얻을 수 있다.)

 

 

 

 

<그림6 : 클라이언트 구동 모습>
  
 

 

<그림7 : 화면보호기나 클라이언트에서 '그래픽 보여주기'를 선택했을 때 볼 수 있는 화면이다. 
             화면 상단 좌측에는 현재 작업의 진행상황이 나타나고 있으며, 
             그 오른쪽에는 전파가 스캔된 지점(적경과 적위), 스캔된 날짜, 

             아레시보에 의해 전파 스캔시 채취된 주파수 대역,

             기본 진동수가 1420MHz(1.4GHz)대역으로 나타나 있다. 
             그 하단에 나타나 있는 것은 작업을 진행하는 자원봉사자, 즉 본인의 정보가 기재되어 있고,
             가장 하단에는 작업에 의해 분석되고 있는 대역의 전파들이 나타나고 있다.>
        
       

3. 외계 문명으로부터의 신호를 인식하는 방법

 

사실 SETI 프로젝트에 참여하면서 개인이 화면의 변화무쌍한 장면 하나하나에 얽매일 필요는 없다.

프로그램은 어차피 자동으로 구동되고, 외계 문명으로부터의 신호로 보이는 것이 발견된다면

역시 프로그램이 자동으로 보고를 하도록 되어 있기 때문이다.

그러나 이 역사적인 순간(정말 말로는 표현할 수 없는 역사적인 순간이 될 것이다)을 놓치고 싶지 않다면

당연히 '외계문명'으로부터의 신호가 어떠한 형태를 띄게 될 지에 대한 가정 사항을

미리 알아놓는 것이 유리할 것이다.
       
첫째, 앞서도 언급했듯 우선 이 신호는 1420MHz 주변에서 나타날 것이다.
둘째, 신호는 매우 좁은 대역에서 나타날 것이다       
         왜냐하면 넓은 대역의 주파수는 불필요한 에너지 낭비가 심하기 때문에, 

         넓은 대역의 주파수일수록 신호의 강도는 약하게 나타날 것이고,
         수십광년 이상을 떨어진 외계문명으로부터의 신호가 지구에 도착하려면 

         당연히 어느 정도 이상의 강도를 지닌 신호여야 하는데

         이러한 신호가 넓은 대역으로 만들어지지는 않을 것이기 때문이다.

마지막으로 외계문명으로부터의 신호는 12초 간격의 가우스분포(정규분포) 양상을 띌 것이다.
         이러한 형태가 나타나는 이유는 아레 시보전파 망원경이 하늘의 특정 구역 신호를 스캔하는데

         12초가 소요되기 때문이다.
         즉, 외계문명의 신호가 처음에는 스캔 광선의 모서리에 걸리면서 약하게 시작될 것이고
         스캔 광선이 이 신호와 직접적으로 부딪히는 과정에 신호가 점점 강해 질 것이며
         아레시보의 전파 스캔이 다른 지점으로 옮겨갈 때 사라지면서 가우스분포 형태를 나타내는 것이다.

 

하기 동영상은 SETI@HOME측에서 안내하는 외계문명으로부터의 신호양상에 대한 동영상이다.

 

 

 

현재까지 SETI에 의해 포착된 1420MHz의 협대역 전파신호가 1차례 있었다고 한다.
'와우 시그널(Wow Signal)'이라는 이름이 붙어 소중하게 간직되고 있는 이 신호는 1977년 8월 15일 밤,

오하이오 주립대학의 빅이어 전파 망원경(Big Ear radio telescope)에 의해 기록되었으며

발견자는 이 대학의 교수이자 자원봉사자였던 제리 에만(Jerry Ehman)이었다.

 

그러나 이 신호 역시 앞서 칼세이건의 경우와 마찬가지로 '반복'이 나타나지 않았다.
결국 이 '와우 시그널'에 대한 만족할만한 설명을 찾을 수 없었고,
이 신호가 지구상에서 만들어낸 전파의 간섭 현상이 우연히 외계의 신호인것처럼 포착된 것이라거나

이 신호가 발견된 당시가 냉전 시대이므로 시대적 특성 상 비밀리에 수행된 군사적 목적을 가진

비행선에 의해 발생된 것인지도 모른다는 각종 설만이 난무할 뿐이다.

 

물론 이 신호가 정말 외계 문명계에서 발생한 진짜 외계의 신호일 가능성이 없는 것은 아닐 것이다.
어쨌든 1977년 감지된 와우 시그널은 '6EQUJ5'라는 일련식별자로 기록되어 있다.

                                                                                                                                                                   - 계속 -

 

출처를 밝히지 않는 복사는 삼가하여 주시기를 부탁드립니다.(http://blog.daum.net/bigcrunch)