초록 ▼

연구 개발 목표 및 내용
최종목표
본 과제는 “지구 바깥의 우주에 생명체가 존재하는가?”라는 질문 에 답하기 위한 선행기획연구를 수행하였다. 선행기획연구의 목표 는 국내에서는 아직 미개척인 본 연구 분야의 시작 및 방향성 제시를 위하여 기존 연구의 심층 리뷰 수행 및 리뷰를 바탕으로 주요 연구 주제를 도출하는 것이다.
전체 내용
우주생명현상 탐색 연구 분야를 탐색 도구(거주가능성, 생명징후, 기술문명징후), 대상 천체 (태양계 천체, 성간 천체, 외계행성), 분석 도구(빅데이터, 인공지능)를 기준으로 분류하여

연구 개발 목표 및 내용
최종목표
본 과제는 “지구 바깥의 우주에 생명체가 존재하는가?”라는 질문 에 답하기 위한 선행기획연구를 수행하였다. 선행기획연구의 목표 는 국내에서는 아직 미개척인 본 연구 분야의 시작 및 방향성 제시를 위하여 기존 연구의 심층 리뷰 수행 및 리뷰를 바탕으로 주요 연구 주제를 도출하는 것이다.
전체 내용
우주생명현상 탐색 연구 분야를 탐색 도구(거주가능성, 생명징후, 기술문명징후), 대상 천체 (태양계 천체, 성간 천체, 외계행성), 분석 도구(빅데이터, 인공지능)를 기준으로 분류하여 심층 리뷰를 수행했다. 심층 리뷰 및 내부 검증 단계를 거쳐 태양계 내의 생명 탐사, 항성/은하/우주의 거주가능성, 성간 천체의 생명현상 탐사, 전파 대역의 기술문명징후 등 4개 분야에서 주요 연구 주제를 도출하였고, 중장기 전망을 제시했다. 이 중 항성/은하/우주의 거주 가능성 분야를 제외한 3개 분야의 장기 전망은 우주탐사가 필요하다고 판단했다.

연구개발성과
심충 리뷰 (1) 동적 거주가능성의 연구 및 행성, 은하, 우주의 거주가능성 등의 연구가 진행되고 있다. (2) 생명징후의 정의 및 신뢰도 연구, 원격, 직접(화성 착륙 및 금성 대기), 샘플 리턴(Hayabusa 2 및 OSIRIS-REx 등) 등 다양한 연구가 진행 중이며 차세대 임무들도 계획 중이다. (3) 기술문명징후 탐사는 전파, 적외선, 광학 대역에서 이루어지고 있으며, Breakthrough Listen 등이 수행 중이다. (4) 태양계의 생명 탐사는 원격 및 직접 탐사가 수행되고 있으며, 앞으로 얼음과 바다로 덮인 행성의 위성이 주목할 연구 대상이다. (5) 최초의 성간 천체 오우무아무아의 성질과 기원에 연구, 앞으로 발견될 성간 천체에 대한 직접 탐사 제안 등이 시작되었다. (6) Kepler 등을 통해 ~4,500개의 외계행성이 발견되었으며, GMT/TMT, JWST, HabEx와 LUVOIR 등을 통한 외계행성 대기의 분광 및 직접 관측 연구를 준비하고 있다. (7) 천문 관측자료의 비약적 증가로 빅데이터 시대가 도래하였고, 기계학습 등 인공지능을 적용한 연구 방법이 생명징후 모델링, 외계행성 탐색, 기술문명징후 검출 등의 다양한 연구에 활용되고 있다.
주요 연구 주제 도출 (1) 태양계의 생명현상 탐색을 위한 극지 실험실과 행성의 위성 탐사 가능성 (2) 항성 및 은하와 우주의 거주가능성에 대한 관측 및 이론 연구 가능성 (3) 성간 천제의 관측 및 이론 연구, 새로운 발견 방법 및 수행, 직접 탐사 가능성 (4) 한국우주전파관측망(KVN), SKA, 달뒷면의 기술문명 징 후 탐색 가능성

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
(1) 본격적 연구 시작 및 도약을 위해 다음 단계의 연구 과제화 준비
(2) 국내 다학제간 연구자 그룹과의 네트워크 설정 및 교류 기대
(3) 국외 전문가 그룹과 공동 연구 기대
(5) 국내 학문 후속세대의 미래 도전 연구 분야 인식의 확장 기대
(6) 심우주 탐사 수반으로 인한 학계 및 산업계 등 긍정적 파급 효과 기대
(7) 우주생명현상 탐색의 중요성 인식 확산을 통한 대국민 과학 문화 파급 효과 기대

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 제 1장 연구과제의 개요 ... 8
• 제 2장 연구개발의 필요성 ... 9
• 제3장 기존 연구의 리뷰 ... 11
• 3-1. 거주가능성 ... 12
• 3-1-1. 동적 거주가능성 ... 13
• 3-1-2. 행성의 거주가능성 ... 14
• 3-1-3. 은하계 안에서의 거주가능성 ... 16
• 3-1-4. 다양한 은하 /우주 전체의 거주가능성 ... 19
• 3-2. 생명징후 ... 22
• 3-2-1. 생명징후의 정의 ... 23
• 3-2-2. 생명징후의 종류 ... 23
• 3-2-3. 생명징후 검출 방법 ... 25
• 3-2-4. 생명징후의 선택 기준 ... 28
• 3-2-5. 생명징후를 더 잘 이해하기 위해 향후 20년간 연구되어야 할 핵심 질문(혹은 연구) ... 30
• 3-2-6. 생명징후 연구 현황 및 계획 ... 32
• 3-2-7. 결론 ... 35
• 3-3. 기술문명징후 ... 36
• 3-3-1. 기술문명징후 탐색: “탐지함”과 “탐지하지 못함”이 갖는 의미 ... 37
• 3-3-2. 기술문명징후 분야를 위한 데이터 과학의 역할 ... 39
• 3-3-3. 메시지를 담은 기술문명징후는 태양계 바깥 생명체에 대한 결정적인 구체적 정보를 제공할 것이다 ... 42
• 3-3-4. 2020-2030년의 기술문명 징후 전파 탐색 ... 44
• 3-3-5. 광학 고분산분광기를 이용한 기술문명징후 탐색 ... 47
• 3-3-6. 별표면 통과 관측을 통해 찾는 기술문명징후 ... 50
• 3-3-7. 열적외선 기술문명징후 ... 54
• 3-3-8. 천문학과 천체물리학 내의 기술문명징후 검색 ... 58
• 3-3-9. 지구의 사례로 본 기술문명징후 발생 외계행성 ... 63
• 3-3-10. 기술문명징후 탐색: 연구분야의 현황 보고 ... 66
• 3-4. 태양계 내의 생명 탐색 ... 72
• 3-5. 성간 천체와 성간 탐사 ... 79
• 3-5-1. 성간 천체 ... 80
• 3-5-2. 성간 탐사 ... 84
• 3-6. 외계행성 ... 92
• 3-6-1. 역사 ... 93
• 3-6-2. 현재 상황 ... 94
• 3-6-3. 전망 ... 96
• 3-6-4. 외계행성 과학 전략 ... 97
• 3-7. 빅데이터와 인공지능 ... 108
• 3-7-1. 천문학과 빅데이터 ... 109
• 3-7-2. 우주생명현상 탐색과 빅데이터/인공지능 ... 117
• 3-7-3. 빅데이터에서 특이 신호 찾기 ... 121
• 3-7-4. 기술문명징후 탐색을 위한 대용량 전파 관측 자료 분석에서 기계학 습의 활용 ... 122
• 제4장 주요 연구 주제 도출 ... 124
• 4-1. 태양계 내의 생명 탐사 ... 125
• 4-1-1. Antarctic Laboratory for Exploration of Life in the Solar System ... 126
• 4-1-2 . Low -cost, high-risk, high-return space missions for Exploration of Lifein the Solar System ... 129
• 4-2. 항성/은하/우주의 거주가능성 ... 131
• 4-2-1. Stellar Habitability ... 132
• 4 -2 -2 . 은하/우주의 거주가능성에 관한 이론적 연구 ... 135
• 4-3. 성간 천체의 생명현상 탐사 ... 137
• 4 -3 -1 . In-depth studies of Interstellar Objects ... 141
• 4 -3 -2 . Discoverin gInterstellar Objects ... 142
• 4-3-3. Interstellar Objects Imaging Explorer (IOIE) ... 148
• 4-4. 전파 대역의 기술문명징후 ... 157
• 4-4-1. KVN SETI ... 158
• 4-4-2. SKA 시대의 기술문명징후 탐색 ... 167
• 4-4-3. 달 뒷면에서의 기술문명징후 탐색 ... 170
• 4-5. 주요 연구 주제 검토 및 분석 ... 185
• 4-5-1. 각 제안 프로젝트의 AoM 분석표 ... 187
• 4-5-2. AoM 분석 결과 ... 189
• 제5장 연구 목표 수립 및 중장기 로드맵 ... 190
• 제6장 연구과제의 수행결과 및 목표 달성도 ... 193
• 제7장 연구 개발 활용 방안 및 기대 효과 ... 194
• A. 부록 ... 195
• A-1. 우주생명현상 탐색 강연 시리즈 (LiCE Lecture Series) ... 195
• A-2. 우주생명현상 탐색 내부 세미나 ... 205
• A-2-1. 내부 세미나 일정 ... 205
• A-2-2. 내부 세미나에서 제안한 프로젝트에 대한 내부 검토 결과 ... 206
• A-3. 2021년도 한국천문학회 가을학술대회 특별세션 Life in Cosmos Exploration ... 208
• A-4. 우주생명현상 탐색 분야 중요도 인식 설문조사 결과 ... 212
• 끝페이지 ... 219