연세대학교 천문우주학과에 대해

인류는 21세기에 들어 빅뱅 패러다임 안에서 우주의 발달과정을 과학적으로 설명할 수 있게 되었다. 이제 우주론적 이해를 바탕으로 별, 은하, 행성, 생명의 탄생을 설명하는 것은 21세기 인류 최대의 과제이다. 세계 각국은 이 우주시대에, 천문우주 분야에 그 어느 때보다 많은 인력과 재원을 투자하고 있다. 우리나라도 거대마젤란망원경(GMT) 프로젝트에 미국, 호주와 어깨를 나란히 하며 적극적으로 참여하고 있다. 이와 더불어, 제임스웹 우주망원경, TMT, ALMA, SKA 등 지난 100년 동안 이룩한 것보다 훨씬 더 획기적인 관측장비가 최근 관측을 시작하였거나 10년 이내에 전 세계에 걸쳐 건설될 것이다. 실로 천문우주학의 빅뱅이다. 또한, 인공위성 제작, 관리, 운용 등도 우주시대에 중요하게 주목받고 있다. 우리 학과는 대학중점연구소, BK21+등 풍부한 중대형 국책과제의 지원을 토대로 은하 형성과 진화, 항성과 항성 종족의 진화, 천문광학, 인공위성 과학 등 우주시대에 걸맞은 최첨단 과학 교육과 연구를 활발히 수행하고 있다.

전화: 02-2123-8224
팩스: 02-392-7680
이메일: astro-yonsei (at) yonsei ac kr

학과 구성 소개

본 학과의 교수진은 2026년 3월 현재, 14명의 전임교수(이영욱, 변용익, 김용철, 박상영, 손영종, 윤석진, 이석영, 정애리, 박찬덕, 지명국, 김태선, 박준규, 조한철, 김민진)와 4명의 명예교수(나일성, 천문석, 최규홍, 김석환)로 구성되어 있다. 학과는 박사급 연구원 15명, 대학원 석박사 통합과정 31명, 박사과정 12명, 석사과정 23명, 그리고, 학부생 153명으로 구성되어 있다. 학부 1학년 신입생들은 연세대학교의 정책에 따라 송도의 국제캠퍼스에서 1년간 기숙사 생활을 하면서 Residential College 교육을 받고 있다.

연구 및 학술활동

이영욱 교수팀은 정철, 박승현, 손준혁, 조혜전, 김영로 회원과 함께 Ia형 초신성의 광도 표준화 과정에서 제기되는 주요 쟁점을 중심으로 관련 연구를 지속적으로 수행하고 있다. 연구팀은 초신성 호스트 은하 샘플에 대한 측광 서베이 자료 분석과 항성종족 연령 추정 범위를 보다 먼 거리( z < 0.4)의 은하로 확대하였다. 그 결과, 가까운 우주에서 확인한 Ia형 초신성의 ‘연령–광도’ 관계가 높은 적색편이의 먼 우주에서도 일반적으로 성립함을 검증하였다. 또한 지난 1년간 ZTF 결과를 활용하여 연령을 추정한 호스트 은하 표본을 1,000개 이상으로 확충함으로써, 분석의 통계적 유의미성을 크게 향상시켰다. 더불어 연구팀은 연령에 따른 광도 진화 효과를 적색편이별 초신성 데이터 분석에 반영하여, 적색편이에 따른 progenitor-age bias를 보정하였다. 이를 통해 보정된 초신성 관측 결과가 기존의 LCDM 표준 우주모형 및 가속팽창 우주 해석과는 다른 경향을 보이며, DESI BAO 관측 결과와 좀 더 일치한다는 결과를 발표하였다. 나아가 개선된 초신성 결과를 DESI BAO 및 CMB 결과와 결합할 경우, 암흑에너지가 단순한 우주상수로 설명되기 어렵고 시간에 따라 약화되며 상태방정식이 변화하는 특이한 성질을 가질 가능성을 시사하였다. 특히 국제 학계의 일반적 결론과는 달리, 현재 우주가 가속팽창이 아니라 감속팽창 상태일 수 있다는 결과를 학술지에 보고하여 우주론 연구 분야에 중요한 논의를 촉발하였다. 한편, 이영욱 회원은 임동욱, 장소희 회원과 함께 우리은하 구상성단의 다중 항성종족 특성에 관한 연구도 지속적으로 수행하고 있다.

변용익 교수팀은 화구 및 유성체를 관측하는 전천카메라시스템 실험을 지속하고 있으며, 한반도 상공을 지나는 대형우주물체로 관측대상을 확장하고 있다. 인제, 운이덕, 화천, 춘천, 청주, 세종, 광주, 부안, 영양, 울산, 고흥, 영월, 밀양, 무주, 장흥, 장평, 동해, 청양, 서산, 증평, 해안 등 국내 20곳에 운영 중인 장비 이외에 2025년 초부터 남극 장보고기지에 카메라시스템을 가동하고 있다. 또한 검출한계가 크게 개선된 저궤도우주물체 전용의 복합센서 시제품을 영양생태공원에 신규설치하였다. 이서은 회원과 함께 우주물체감시효율에 대한 수치모사실험을 진행하였으며, 국내 및 장보고사이트의 궤적자료를 활용한 우주물체 식별알고리즘 개선, 그리고 독자적 궤도결정 및 궤도예측 방법에 대한 사례연구를 수행하고 있다.

김용철 교수팀은 항성 진화에 따른 각운동량 변화 연구를 진행하고있다. 항성이 전주계열, 주계열, 그리고 준거성 단계를 진화하는 동안 관성 모멘트와 항성 표면대류 층의 turnover time scale 변화를 이론적으로 계산하고, 이를 항성 자전 주기 관측 자료와 함께 이해함으로서 항성 각운동량 진화에 대한 연구를 수행한다.

박상영 교수가 지도하는 우주비행제어 연구실(Astrodynamics and Control Lab)은 그동안 연구해 온 모든 결과들을 통합하여 큐브위성 개발에 매진하고 있다. 미세먼지를 관측하는 “미먼(MIMAN)” 큐브위성은 2022년 6월 누리호 발사체에 실려 발사되어 2년간 운용되엇으며, “HYVRID” 큐브위성은 2025년 3월에 발사되었고, 국방과학연구소의 지원을 받아 광통신을 시현하는 편대비행 “비전(VISION)” 큐브위성도 2025년까지 개발되어 납품되었다. 또한 여러 우주기업체에서 요청한 큐브위성들을 교수진과 함께 개발하여 2025년 11월 누리호 4차 발사를 통하여 저궤도에서 운용하고 있으며, 2026년 8월에 계획된 누리호 5차 발사를 위한 큐브위성 2대를 개발하고 있다.

손영종 교수의 관측천문학연구실(YOAL)에서는 구상성단과 근거리 은하 내 항성 종족의 자외선 및 근적외선 측광 관측을 통한 후기 항성 진화 특성에 대한 연구, 국제 공동 연구 Astrosat/UVIT legacy survey of Globular Clusters (GlobULeS) 프로젝트 참여, 그리고, 소행성들의 측광학적 taxonomy 분류 및 궤도요소 분석을 통한 형성 기원에 관한 연구를 시행하고 있다.

이석영 교수가 이끄는 은하진화연구실(GEM)에서는 주로 RAMSES 코드를 이용하여 여러 물리 현상이 포함된 우주론적 수치모사 실험(NewHorizon, NewCluster)을 수행하여 다양한 환경에서 은하형성을 연구하고 있다. 최근에는 블랙홀의 초에딩턴 기체유입과 상세한 먼지 계산을 시뮬레이션에 포함하는 연구와 우주론적 규모에서 생명체가 탄생하는 조건의 발현에 관해 연구를 시작했다.

윤석진 교수팀은 (1) 정철/한상일 회원과 함께 항성진화 종족합성 이론을 이용한 Yonsei Evolutionary Population Synthesis (YEPS) 모델 개발 연구와 외부은하 성단계의 ‘색분포 양분이론'을 이용한 초기우주 은하형성 연대기 규명 연구, (2) 문준성/김명훈 회원과 함께 GALEX 및 SDSS 관측자료를 이용하여 은하의 Recent Star Formation History와 AGN Activity에 이웃 은하가 끼치는 영향에 대한 연구, (3) 윤기윤/문준성/김지우 회원과 함께 YUMMy(Yonsei Unstructured Moving-Mesh Hydrodynamic Simulation) 코드의 개발과 검증 연구, (4) 지웅배/Sanjaya Paduel/문준성/이진형 회원과 함께 Dwarf Galaxies의 성질 및 Disk Galaxies의 Warp, Bar, Alignment에 대한 연구, (5) Xilong Liang 박사와 함께 우리은하 Halo와 Disk의 Stellar Substructures의 기원 규명 연구, (6) 안성호/문준성 회원과 함께 외부은하의 Spin-Orbit Alignment의 기원 규명 연구, (7) 문준성/김은택/강희수 회원과 함께 Machine Learning을 통한 은하 연구, (8) 이영욱/정철/박인혁/박승현/손준혁/김도현 회원과 함께 Supernova Cosmology 연구, (9) Chengpeng Zhang 박사와 함께 은하의 HI gas와 Star formation efficiency의 상관성 연구를 수행하고 있다.

정애리 교수팀은 Interstellar Medium and Galaxy Evolution (IM&GE)의 구성원들과 함께 다양한 은하 종족의 형성과 진화 과정을 이해하기 위한 연구를 수행하고 있다. 특히 은하 내부의 성간물질과 주변 환경이 은하의 물리적 특성과 진화에 어떤 역할을 하는지 규명하고자 한다. 이를 위해 ALMA, JVLA, KVN등 전파망원경으로 직접 얻은 관측 자료를 활용하여 분자 가스와 중성수소의 분포 및 운동학적 특성을 분석한다. 또한 다파장 관측 자료 및 수치모사 실험 자료와의 비교를 통해 이러한 성간물질의 특성이 별 형성 활동, 은하의 구조적 특성, 그리고 은하가 속한 환경과 어떻게 연관되어 있는지를 연구하고 있다.

박찬덕 교수팀은 우주비행체의 궤도/자세와 관련한 동역학/항법/유도/제어 분야의 연구를 수행하고 있다. 소형/비대칭 소행성 탐사를 위한 궤적설계 및 항법/제어 기법 개발, 비선형/강건 제어기법을 이용한 우주비행체의 정밀 제어, 항법위성의 정밀궤도결정 등의 연구를 수행하고 있다.

지명국 교수팀은 Yonsei Observable UNiverse Group (YOUNG)의 구성원들과 함께 우주론 관측 및 시뮬레이션 연구를 진행하고 있으며 이를 바탕으로 암흑물질의 정체 규명과 우주론 파라미터의 정밀한 측정에 기여하고 있다. 현재 (1) 이원기 회원과 TNG-Cluster-SIDM 수치실험, (2) 조혜전, 조보성, 안은모, 박효선 회원과 LSST 자료 분석, (3) 주형진, 차상준, 잭스코필드 회원과 JWST 자료 분석, (4) 김혜경 회원과 HST 자료 분석을 수행중이다.

김태선 교수팀은 복사유체 수치실험을 이용하여 거대분자운과 은하의 진화, 그리고 우주의 재이온화에 대한 연구를 진행하고 있다. 무거운 별로부터 기인하는 피드백 과정을 이해하여 과거 우주에서 관측되는 은하의 동역학적 특성을 이해하는 것이 연구팀의 궁극적인 목표이다. 정확한 수치실험을 수행하기 위해 복사장에 따라 달라지는 중원소 냉각률과 자기장을 고려한 이론 은하 진화 모델을 개발 중이며, 구상성단의 형성, 환경에 따른 RAM 압력 효과, 은하 내 강한 방출선의 탐구, 초기 은하에서 라이먼 연속선과 알파선의 탈출률에 관한 연구를 수행하고 있다.

박준규 교수팀은 중력파 검출기에 사용되는 광학 센서 및 광학계 개발, 중력파 검출기 디자인에 관한 연구를 진행하고 있다. KAGRA 중력파 검출기 성능 향상을 위한 KAGRA filter cavity project에 한국 천문연구원과 함께 참여하여 광학계 개발을 담당하고 있으며 VIRGO검출기의 연구진과도 연구교류를 유지하면서 Einstein-podolsky-rosen squeezing을 이용한 중력파 검출기 성능향상 연구도 진행 중이다. 차세대 중력파 검출기인 Einstein telescope의 설계를 위한 광학계 디자인과 분석 연구로 중력파 검출기 분야에서 한국의 역할을 확장하는 데 노력하고 있으며 중력파 검출기 외에도 한국의 표준과학 연구원과 기초과학지원연구원과의 공동연구로 우주용 대형 광학계 가공 및 제작에 필요한 광학 기반의 측정 기술을 연구하고 있다.

조한철 교수팀의 ASPROS(Autonomous SPacecraft and RObotic Systems) Lab은 우주비행체 유도항법제어(GNC: Guidance, Navigation, Control), 우주상황인식, 화성 대기 진입, 하강, 착륙(EDL: Entry, Descent, Landing), 초소형위성 개발 및 제작에 대해 주로 연구하고 있다. 우주비행체 GNC 관련하여 모델 불확실성과 임무 요구조건을 고려하고 연료 최적화를 달성하는 랑데부 궤도 설계 연구를 진행 중이며, 우주쓰레기 트럭을 이용하여 텀블링하는 우주쓰레기를 쉽고 안전하게 제거하는 알고리즘을 개발하고 미국 Auburn 대학과 협업 중이다. 더불어 이론적으로 개발된 알고리즘을 하드웨어 시뮬레이터를 통해 실험적으로 검증하고 있다. 또한, 상업용 별 추적기를 이용하여 우주에서 우주물체를 탐지하고 궤도를 추정 및 예측하는 우주상황인식 연구를 캐나다 York 대학과 협업하고 있다. 한국항공우주연구원과 함께 한국형 화성 달착륙선을 위한 대기 진입, 하강, 착륙 용 자세 제어 알고리즘 설계, 초음속 낙하산 개념 설계 연구 또한 진행 중이다. 이외에도 박상영 회원의 우주비행제어실과 협업하여 초소형위성 개발 및 제작에 꾸준히 참여하고 있다.

김민진 교수팀은 지상과 우주망원경으로 획득한 다양한 관측 자료를 활용하여 활동성은하핵 및 외부은하 진화에 대한 연구를 진행하고 있다. 특히 변광 관측 자료 및 다파장 관측 자료를 활용하여 활동성은하핵 중심의 구조 및 특징에 대한 연구를 중국의 KIAA, 미국의 NRAO 등과 국제 공동연구로 수행 중이다. 한국천문연구원 및 국내 공동연구자들과 함께 우주망원경인 SPHEREx를 활용하여 활동성은하핵의 특징을 알아보는 연구도 진행 중이다.