프시케 位置를 計算하는 高다영 NASA JPL 韓國人 硏究員. Lo Huynh 提供
最近 幾何學과 力學을 活用해 宇宙에서 3個 物體의 움직임을 計算하는 알고리즘을 만들어 學界의 注目을 받은 美國航空宇宙局(NASA) 韓國人 硏究院이 있다. 探査船 軌道를 計算하는 高다영 NASA 제트推進硏究所(JPL) 硏究員이다.
그의 硏究結果는 지난 4月 美國 數學·科學 專門 媒體 '콴타매거진'에 紹介됐다. 서로 生疏한 두 分野를 連結지어 理解의 地平線을 넓혔다는 評을 받았다. 7일 進行한 畫像 인터뷰에서 그는 "NASA에서 平生 宇宙일을 할 수 있다는 自負心으로 硏究를 해내가고 있다"고 밝혔다.
● 數學科 力學으로 '理解의 地平' 넓혀
이番 硏究의 始作은 고 硏究員이 美國 서던캘리포니아대 航空宇宙工學 博士課程 時節에 '三體 問題'를 만나면서부터다. 最近 넷플릭스가 放映한 '三體'에 登場해 잘 알려진 三體 問題는 서로 影響을 주고 받는 3個 物體의 움직임을 計算하는 問題다. 모든 境遇에 들어맞는 '一般的인 答'은 없어 天文學과 數學의 難題지만 특수한 境遇를 假定하면 答을 찾을 수 있다. 이 答은 宇宙에서 여러 天體와 物體의 움직임을 計算하는 데 쓰인다.
고 硏究員은 自身의 硏究를 適用해 三體 問題의 解答 數千個를 찾아 2016年 論文을 學術誌에 投稿했지만 '揭載 拒絶'을 當했다. 그는 "學術誌로부터 '接近 方式은 獨特하지만 理解하기 어렵다'는 피드백을 받았을 때 속상할 수 밖에 없었다"고 當時를 回想했다.
三體 問題는 고 硏究員을 다른 意味로 실망시키지 않았다. NASA에서 일할 機會를 줬기 때문이다. 大學院 授業에 講演을 하러 들어온 한 NASA 職員이 三體 問題를 言及했다. 고 硏究員은 "講演을 듣자마자 밤을 새워 그동안 해온 硏究가 三體 問題에 어떻게 適用될 수 있는지를 빽빽이 적은 長文의 메일을 NASA 職員에 보냈다"면서 "그도 내 아이디어를 重要하게 評價해 NASA에서 인턴을 할 機會를 줬다"고 했다. 결국 2016~2018年 大學에서 硏究를 하면서 NASA에서 同時에 인턴일을 했다. 그러다 2019年 契約職으로 NASA에 入社했고 2021年 正規職員이 됐다.
勿論 高 硏究員은 三體 問題에 對한 未練을 버리지 못했다. 時間날 때마다 三體 問題의 自身의 理論을 어떻게 발전시킬지 苦悶하며 다른 論文을 뒤적이고 혼자 硏究했다. 한참 막혀 있다가 5年 뒤인 2021年 當時 어거스틴 모레노 스웨덴 웁살라臺 數學科 博士後硏究員의 '社交幾何學' 接近이 接點이 있다고 생각하고 메일을 보냈다. 추상적 空間을 硏究하는 社交幾何學과 고 硏究院의 硏究結果를 합치면 쉽게 말해 力學으로 計算한 軌道가 空間 次元에서도 들어맞는다는 것을 計算해 證明할 수 있었다.
고 硏究員과 모레노 硏究員은 3個 物體 中 하나가 너무 작아서 다른 두 物體에 影響을 많이 주지 않는 三體 問題의 '制限된' 버전을 硏究했다. 이 硏究는 올해 10月 木星의 衛星 '유로파'를 探査하기 위해 떠나는 NASA의 '유로파 클리퍼' 미션에 適用할 수 있다. 이들은 三體 問題의 새로운 알고리즘을 開發해 2021~2023年 每年 論文을 發表했다.
"이番 結果는 硏究가 더 必要해 當場 NASA 미션에 쓰이지는 않아요. 하지만 서로 다른 分野를 합쳐 좋은 評價를 받고 있어요. 力學에서 어떤 問題의 解答을 찾아도 解答이 나오는 內幕을 모르는 境遇가 많아요. 數學은 嚴密하게 그 內幕을 理解 可能하게 說明할 수 있습니다."
● 宇宙 中毒者들이 모인 NASA
지난해 13日(現地時間) 午前 10時 19分 美國 플로리다州 케네디우주센터 스페이스X의 ‘팰컨헤비’ 로켓이 探査船 '프시케'를 싣고 發射했다. 프시케는 '寶物小行星'이라 불리는 小行星 '16프시케'를 채우고 있는 鐵, 코발트, 白金, 니켈 等 各種 鑛物을 調査한다. 이 小行星의 經濟的 價値는 1000警달러. 世界 經濟 規模의 約 9500倍에 達한다. 고 硏究員은 프시케 發射 미션에서 探査船의 軌道와 位置를 計算하는 核心 役割을 맡았다.
NASA는 고 硏究員의 오랜 꿈이었다. 그는 "어렸을 때부터 天體 觀測會, 科學캠프에 다니면서 木星과 土城을 자주 觀測했다"면서 "그때부터 木星에 닿기를 懇切히 願했다"고 말했다. 宇宙工學을 언젠가 硏究하겠다는 생각으로 韓國에서 아주대를 다닐 때 專攻으로 機械工學을 擇했다.
꿈꿨던 期間이 오랜 만큼 失望感도 있지 않았냐는 質問에 高 硏究員은 "如前히 心臟이 뛰는 일이라 고된 것들을 잊고 산다"고 答했다. 그에 따르면 NASA가 外國人에게 寬大한 곳은 아니다. NASA 일이 安保 問題와 直結되기 때문에 外國人이 參席할 수 없는 會議, 外國人이 들어갈 수 없는 建物이나 서버가 있을 程度다. 이런 어려움이 있음에도 고 硏究員은 "그밖의 部分에서 差別은 없기 때문에 마음껏 宇宙 硏究를 하고 있다고 했다.
NASA 探査船 주노가 撮影한 木星의 南極. 고 硏究員은 NASA에 入社했을 때 木星 探査를 첫 미션으로 맡았다. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
NASA 勤務의 最大 長點으로 고 硏究員은 "平生 宇宙 硏究의 最前線에서 일할 수 있다는 自負心"이라고 말했다. 고 硏究員은 "NASA엔 宇宙에 푹 빠진 사람들이 많다. 길가다 偶然히 만나 各自 하는 일에 對해 이야기를 始作하면 普通 몇 時間이나 떠든다. 30年 以上 勤務하는 사람들이 많아 '平生 職場'이란 생각이 剛하다. 머리 긴 사람, 찢어진 티셔츠를 입고 다니는 사람이 있을 만큼 服裝도 자유롭다"고 했다.
韓國판 NASA를 꿈꾸며 27日 開廳하는 '宇宙航空廳'은 5年間 契約한 뒤 最大 10年까지 延長하는 採用 條件을 내세우고 있어 雇傭 不安定性을 惹起할 수 있다는 指摘이 나온다.
또 다른 NASA의 長點으로 '失敗를 한 사람만의 일이 아닌 全體의 課題로 보고 解決하려는 雰圍氣'를 꼽았다. "지난해 프시케 미션이 누군가의 잘못으로 發射 몇 달을 남기고 미뤄지게 됐다"면서 "그럼에도 同僚들이 그를 指摘하지 않고 어떻게 하면 이 問題를 解決할 건지 會議를 繼續하고 問題를 結局 빠르게 解決해나가는 모습을 보고 'NASA에서는 한 瞬間의 失敗로 左遷되지 않고 同僚들끼리 서로 이끌어준다'는 생각이 들어 일에 믿음이 더 생겼다"고 말했다.
美國 캘리포니아州에 있는 NASA JPL. NASA JPL
고 硏究員은 宇宙航空廳이 職員들이 '自負心'을 갖게 해주도록 도우면 좋겠다고 意見을 밝혔다. "제가 있는 NASA JPL은 사슴과 너구리가 돌아다니는 山 가까이에 있어요. 硏究室은 잘나가는 IT 企業에 비하면 最新 施設을 갖추고 있지도 않지요. 다만 宇宙 硏究를 하고 있다는 自負心 넘치는 사람들이 있고, 그들이 그만큼 最善을 다해 宇宙에 沒頭하고 있어요. 當場 닿을 수 없는 宇宙를 사랑하는 사람들은 누군가 宇宙 硏究를 繼續 하도록 믿고 맡겨주는 걸 가장 重要하게 생각할 거예요. 宇宙航空廳 位置보다 宇宙航空廳이 주는 自負心이 重要한 理由라고 생각합니다."