Min-jae KIM
Aerospace and ocean engineering
Researcher at Warwick University
저는 독일에서 천문학과 물리학을 공부하고, 오스트리아를 거쳐 현재 영국에서 연구 활동을 이어가고 있는 천체물리학자이자 행성과학자로서, 제 다양한 경험이 국제적 협력의 중요성과 꿈을 향한 끊임없는 노력의 과정을 보여줄 수 있기를 바라며 이 글을 작성합니다.
물리학을 매우 못하던 청년, 물리학에 대한 열정으로 진로를 전환하다
한국에서 물리학 학사과정을 마치며 느낀 가장 큰 깨달음은 역설적이게도 제가 물리학을 매우 잘하지 못한다는 사실이었습니다. 그리고 졸업 후, '잘할 수 있는' 일과 '좋아하는 일' 사이에서 깊은 고민에 빠졌습니다. 끊임없는 고민 중 저는 결국 현실을 택했고, 이에 따라 전혀 다른 길을 꿈꾸며 물리학과는 관계 없는 분야로 제 분야를 전환했습니다. 실제로 해당분야에서도 꽤 두각을 드러내며 제 인생의 황금기를 즐기고 있던 중 마음속에서는 끊임없이 ‘좋아하는 일’이지만 제가 못한다고 해서 포기했던 겁쟁이라는 외침이 들렸습니다. 결국 이 내면의 소리에 귀 기울였던 저는, 2012년 단 하나의 여행 가방만을 들고 독일행 비행기에 올랐습니다. 그리고 그 순간부터 제 인생의 새로운 장이 시작되었습니다.
다행히 오랜 기간 동안 계속되었던 마음속의 내적 갈등과 외침 덕분에 영어 시험 성적을 미리 준비해놓을 수 있었고, 물리학을 잘하지는 못했지만 암기 능력 하나로 최소한의 성적은 준비해놓고 있던 터라 하이델베르크, 뮌헨, 베를린 등 독일 유수 대학들에게서 대학원 입학증을 받을 수는 있었습니다. 하지만 독일은 전통적으로 '입학'은 상대적으로 쉽지만 '졸업'이 어려운 나라로 알려져 있어, 입학 허가 그 자체에 큰 의미를 두지는 않았습니다. 더구나 학비가 거의 없고 최소한의 '학생회비'만 내는 독일의 교육 시스템에서, 아시아에서 온 한 학생에게 특별한 관심을 기울일 리 없었습니다. 또한, 과거부터 신학, 철학, 법학 등 문과 분야에서 강세를 보였던 독일 하이델베르크 대학은 한국인들에게도 문과과정이 주로 많이 알려져 있었습니다. 덕분에 저는 하이델베르크 물리학과 1호 한국인으로 기록되며 혼자 어떻게든 살아남기 위한 고군분투를 시작했습니다.
명색이 한국의 힘든 교육 과정을 마친 자부심으로 쉽게 살아남으리라고 생각했던 저는 첫 시험부터 보기 좋게 낙방합니다. 그리고 독일에서는 한과목에서 두 번 떨어지면 더 이상 같은 전공으로 공부를 할 수 없다는 사실에 큰 충격을 받게 됩니다. 이러한 독일의 살벌한 규칙과 함께 자동으로 마련된 배수진은 다행히 저에게 아주 좋은 동기부여가 되었습니다. 밥 먹고 자는 시간보다 책상에 앉아서 물리학 책을 보는 시간이 더 길어지고 있었고 마치 수능때가 생각날 정도로 많은 양의 책을 읽고 학습했습니다. 말그대로 살아남기 위한 발버둥이었습니다.
우주 경제를 선도하는 우주산업 강국이 세계를 주도할 것이라는 확신 하에 천문학을 시작하다
독일 하이델베르크 대학의 물리학과는 물리학과 천문학을 포괄적으로 다루며, 다양한 학위 프로그램을 제공합니다. 석사1학년 시절, 미국과 유럽 등 우주 선진국들의 국가적 차원의 최첨단 우주기술 개발이 첨단 공학과 학제 간 융합을 촉진하며 새로운 지식의 지평을 열어가는 모습에 깊은 감명을 받았습니다. 당시 대한민국의 우주산업 수준과 기술력은 NASA, ESA, JAXA 등이 주도하는 최첨단 우주과학 프로젝트들에 비해 수십 년의 격차가 있었습니다. 이러한 현실과 함께 물리학의 여러 세부 분야 중 진로를 고민하던 중, 우주 경제를 선도하는 우주산업 강국이 미래 세계를 주도할 것이라는 확신 하에 천문학 및 우주 분야 연구를 제 주 연구 분야로 선택하게 되었습니다. 유럽에서는 천문학을 물리학의 한 분야로 인식하여 그 연계성을 강조하는 반면, 한국에서는 천문학과 물리학이 별개의 학과로 분리되어 있어 교육 과정의 차이가 있었습니다. 이러한 차이 때문에 물리학과를 졸업한 저는 천문학 과정을 하나도 이수하지 못한 상황이었습니다. 이 때문에 저는 새로운 학문의 기초를 다지기 위해 2년간 물리학 및 천문학 석사 학위를 위한 학점을 새롭게 이수했습니다. 이를 통해서 물리학과 천체물리학 두 분야의 학위를 동시에 취득할 수 있었습니다.
이후 하이델베르크시의 쾨니히슈툴 (Königstuhl) 언덕에 위치한 하이델베르크-쾨니히슈툴 천문대 (Landessternwarte Heidelberg-Königstuhl)와 막스플랑크 천문학 연구소(Max-Planck-Institut für Astronomie)에서CARMENES 프로젝트에 참여하며 M 등급 별 주변의 외계 행성 연구에 기여하며 실질적인 연구 경험을 쌓았습니다. 이 과정에서 파이썬 등 프로그래밍 언어를 습득하며 컴퓨터 과학과 천문학의 불가분한 관계를 체감하게 되었습니다.
사실 천문학자의 실제 업무는 대중의 인식과는 다소 다릅니다. 낭만적으로 별을 관찰하는 것이 아니라, 대부분의 시간을 천체로부터 얻은 제한적인 물리량을 바탕으로 복잡한 물리학적, 수학적 계산을 수행하는 데 할애합니다. 물론 관측을 전문으로 하는 천문학자들 역시 다양한 제약 조건 속에서 고된 작업을 수행하며, 전파 관측과 같은 특정 분야에서는 주야를 가리지 않고 관측이 이루어집니다.
하이델베르크에서의 경험은 유럽의 연구 문화와 국제 협력의 중요성을 깨닫게 해주었습니다. CARMENES 컨소시엄의 일원으로 활동하며 다국적 연구자들과의 협력 방식을 익혔고, 이는 후에 유럽 여러 국가에서 박사과정 및 연구원 직책을 제안받는 기회로 이어졌습니다.
독일 북부 킬 대학교에서의 박사 과정: 전문성 향상
연구 대상의 미세한 변화에도 불구하고, 하이델베르크 대학에서도 유사한 프로젝트로 제안을 받았습니다. 그러나 그 시기에 운 좋게도 "행성계의 먼지원반(Debris disks in planetary system)" 연구단의 DFG 펠로우로 선정되는 기회를 얻었습니다. 하이델베르크에 계속 머물 계획이었으나, 당시 지도교수님께서 독일 북부의 (저 에게는 생소했던) 도시 킬(Kiel)로 이동하게 되면서 저 또한 2016년부터 2020년까지 킬 대학교에서 박사 과정을 밟게 되었습니다.
박사 학위 연구로, 태양계를 둘러싼 먼지원반의 관측적 특성을 시뮬레이션으로 재현하고 이를 통해 해당 천체의 변수를 추론하는 작업을 수행했습니다. 이 연구를 통해 행성계 형성과 진화, 특히 먼지원반의 물리적 특성과 관측 가능성에 초점을 맞추며 행성과학자로서의 커리어를 본격적으로 시작하게 되었습니다.
킬 대학교에서의 연구는 제 전문성을 한층 높이는 계기가 되었습니다. 복사전달 시뮬레이션 코드인 DMS(Debris disks around Main sequence Star)를 개발하여 먼지원반의 관측 가능한 특성을 모델링했으며, 이 코드는 현재도 여러 연구자들에 의해 활용되고 있습니다.
이 시기에는 다수의 국제 학회에 참가하며 연구 성과를 발표하고 네트워크를 확장했습니다. 특히 2018년 글래스고에서 개최된 EU-Korea Conference on Science and Technology에 참석하여 처음으로 유럽에 있는 한국인 연구자들과 만나 의미 있는 네트워킹의 시간을 가졌던 것이 인상 깊게 남아있습니다.
도전과 극복: 문화적 차이와 언어의 장벽
유럽 진출 과정에서 문화적 차이와 언어의 장벽은 저에게 지속적인 도전 과제였습니다. 독일의 과학 및 공학 분야에서는 대부분 영어로 수업이 진행되고 논문도 영어로 작성됨에도 불구하고, 유학 생활을 시작할 당시 제 영어 실력은 학업과 연구 생활을 위해 충분치 않았습니다. 더욱이 독일이 영어 구사 능력이 뛰어난 국가임에도 불구하고, 일상생활에서는 독일어 사용이 필수적이었습니다. 복잡한 독일어 문법과 회화는 여러 가지 어려움을 야기했고, 이를 극복하기 위해 꾸준히 언어 학습에도 투자했습니다. 그 결과 현재는 영어뿐만 아니라 독일어, 러시아어, 프랑스어의 기초적인 이해와 읽기 능력을 갖추게 되었습니다. 이러한 언어 능력은 연구 활동에 도움이 되었을 뿐만 아니라, 다양한 문화권의 동료들과 더 깊이 있는 관계를 형성하는 데에도 크게 기여했습니다.
문화적 차이를 극복하는 과정에서 한국적 배경을 활용하는 방법도 터득했습니다. 예를 들어, 한국의 효율적인 팀워크 방식을 유럽의 연구 환경에 적용하려 노력했습니다. 동시에 유럽의 토론 중심적이고 비판적 사고를 중시하는 연구 문화를 수용하며 연구 방법론을 발전시켰습니다. 이러한 문화적 융합을 통해 더욱 풍부하고 다각적인 연구 접근법을 개발할 수 있었습니다.
세계 최고의 아름다움을 자랑하는 오스트리아로의 진출: 실제 우주 탐사 데이터 연구
박사 학위 취득 후, 2021년부터 1년간 오스트리아 과학 아카데미 우주연구소에서 유럽우주국 (ESA) 박사후 연구원으로 재직하였습니다. 오스트리아를 선택한 배경에는 지극히 단순한 논리가 자리하고 있었습니다. 그간의 이론 중심 연구에서 벗어나 실제 우주 데이터를 다루고자 하는 갈망이 강렬했고, 코로나 시국으로 인한 이동의 제약을 고려하여 독일과 인접한 국가에서 새로운 경력을 시작하게 되었습니다. 당시 미국에서도 유사한 제안을 받았으나, 유럽에 머무르기로 한 결정은 제 인생에서 가장 탁월한 선택 중 하나로 평가됩니다. 제 의견에 반대하실 분도 계실 수 있겠지만 오스트리아는 제가 경험한 국가 중 가장 아름다운 나라이며, 친절한 주민들, 그곳에서 만났던 친구들과의 우정들이 각별하여 그곳에서의 시간은 제 인생에서 가장 행복했던 기간으로 기억에 남아있습니다. 비슷한 시기에 독일에서 함께 박사과정을 마친 현재의 제 아내도 저와 함께 오스트리아에 머물며 오스트리아의 아름다움에 심취했던 기억이 납니다.
오스트리아에서는 유럽우주국의 혜성 탐사선 로제타 미션의 MIDAS 장비로 수집된 혜성 먼지 입자 연구에 참여하며 태양계 초기 물질에 대한 이해의 지평을 넓혔습니다. 앞서 언급한 바와 같이, 이 경험은 실제 우주 탐사 미션 데이터를 다룰 수 있는 귀중한 기회를 제공하였습니다. 혜성 67P/추류모프-게라시멘코에서 채취한 먼지 입자의 형태와 구조를 분석하는 과정에서, 과거 습득한 미세 구조 분석 기술과 천체물리학적 지식을 융합할 수 있었습니다. 행운이 따라 박사후 과정을 1년 만에 마치고, 2022년부터는 동일 기관에서 ESA 프로젝트 책임자로서 "로제타 탑재 MIDAS가 수집한 혜성 먼지의 원시성" 연구를 주도하게 되었습니다. 이 프로젝트를 통해 연구 리더십을 발휘하며 국제 팀을 통솔하는 귀중한 경험을 쌓았습니다.
이 시기에 유럽 정착에 있어 네트워킹과 협력의 중요성을 절실히 깨달았습니다. 다양한 국제 학회와 워크샵에 참여하며 인적 네트워크를 확장했고, 이를 통해 유럽우주국 프로젝트뿐만 아니라 JWST (James Webb Space Telescope: 제임스 웹 우주 망원경) ERS, ELT (Extremely Large Telescope: 초대형 유럽 망원경) MORFEO 등 주요 국제 프로젝트에 참여할 수 있는 기회를 획득하였습니다. 이러한 대형 국제 프로젝트 참여는 최첨단 연구 시설과 데이터에 접근할 수 있는 기회를 제공하며, 다국적 연구자들과의 협력 환경을 조성합니다. 또한 Europlanet Mentoring Programme의 멘토로 활동하며 후학들과 경험을 공유하고 있습니다. 이는 제가 받은 기회를 과학 커뮤니티에 환원하는 방식이며, 동시에 네트워크를 더욱 확장하는 계기가 되고 있습니다.
연구 지평의 확장 - 영국 워릭 대학교로의 새로운 도약
2022년 10월, 저는 영국 워릭 대학교 물리학과의 영국왕립학회 펠로우이자 ESA 프로젝트 책임자로 자리를 옮기게 되었습니다. 이곳에서 연구 영역을 확장하여 Herschel/PACS와 Spitzer/MIPS 광도측정, JWST high contrast 관측 프로그램, 그리고 오스트리아에서 착수했던 로제타/MIDAS 혜성 먼지 입자 연구를 아우르는 다양한 프로젝트를 수행하고 있습니다. 특히 JWST의 초기 과학 관측 프로그램에 참여하며 최첨단 관측 기술을 활용한 연구를 진행하고 있습니다. 이를 통해 행성계 형성과 진화에 대한 새로운 통찰을 도출하고자 노력하고 있으며, 특히 원시행성계원반의 화학적 진화와 행성 형성 과정의 연관성을 심도 있게 연구하고 있습니다. 사실 영국 워릭 대학교로의 이직은 저에게도 새로운 도전의 시작이었습니다.
영국의 연구 환경은 독일이나 오스트리아와는 상당히 상이한 특성을 지니고 있었고, 브렉시트 이후의 변화된 상황에 적응해야 했기 때문입니다. 워릭 대학교에서는 기존의 접근방식과는 차별화되도록 교육과 멘토링에 더 많은 시간을 할애하고 있습니다. 강의를 시작했으며 석박사 학생을 지도하기 시작했습니다. 또한 최근 제가 지대한 관심을 가지고 있는 학부생 학생 연구 지원 프로그램을 통해 젊은 연구자들을 지도하며 경험과 지식을 공유하고 있습니다. 아울러, 워릭 대학교의 연구 인프라와 학제 간 협력 기회를 십분 활용하여 연구 영역을 확장하고 있습니다.
연구 여정에서 제 연구 분야는 지속적으로 확장되고 융합되고 있습니다. 초기에는 M형 왜성 주변의 지구형 행성 탐색에 주력했지만, 점차 먼지원반, 혜성 먼지 입자, 행성계원반의 화학적 진화 등으로 영역을 넓혀가고 있습니다. 제 천문학자로서의 궁극적인 목표는 행성계 형성과 진화에 대한 우리의 이해를 증진시키는 것입니다. 특히 JWST와 ELT 등 차세대 관측 시설을 활용한 연구를 통해 외계행성의 대기 조성과 생명 가능성에 대한 혁신적인 통찰을 얻고자 합니다. 동시에 제 경험을 바탕으로 더 많은 한국의 젊은 과학자들이 국제 무대에서 활약할 수 있도록 지원하고자 합니다. 멘토링과 네트워킹 활동을 통해 후배 연구자들에게 실질적인 조언과 기회를 제공하고 있으며, 향후 이러한 활동을 지속적으로 확대할 계획입니다. 그리고 올해 9월부터 UCL(University College London)로 이주하여 이러한 목표의 실현을 위해 끊임없이 정진할 계획입니다.
과학 커뮤니케이션과 아웃리치 활동의 확장
저는 유럽에서의 연구 활동과 더불어, 한국 및 유럽에서 과학 커뮤니케이션과 아웃리치 활동에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 한국과학기술단체총연합회의 월간 과학 잡지와 과학기술정보통신부의 한국창의재단 사이언스타임즈에서 기자 및 칼럼니스트로 활동하며, 최신 과학 연구 및 천문학 동향에 대한 심도 있는 분석과 칼럼을 작성 및 발행하고 있습니다. 또한 BBC Science Focus, Forbes 등 저명한 과학 매체의 전문가 자문으로 활동하며, 다양한 천문 현상에 대한 전문적이고 명확한 설명을 제공하고 있습니다. 이러한 다각적인 활동을 통해 천문학과 우주 과학에 대한 대중의 이해와 관심을 제고하는 데 기여하고자 노력하고 있습니다.
저는 과학 커뮤니케이션의 중요성을 깊이 인식하고 있어, 향후에도 대중 강연, 과학 칼럼 집필, 미디어 인터뷰 등 다양한 채널을 통해 천문학과 우주 과학의 최신 성과를 일반 대중에게 접근성 높고 이해하기 쉬운 방식으로 전달하고자 합니다. 이를 통해 과학에 대한 사회적 관심과 지지를 증진시키고, 궁극적으로는 과학 발전에 실질적으로 기여하고자 합니다.
지속적인 도전과 성장의 여정
물리학에서 천문학으로의 전환, 언어와 문화의 장벽 극복, 그리고 끊임없는 자기 계발과 네트워킹을 통해 유럽 천문학계에서 연구 활동을 이어가고 있는 저에게 있어 유럽 진출 경험은 지속적인 도전과 성장의 여정이었습니다.
이 과정에서 열정, 끈기, 그리고 도전 정신의 중요성을 절실히 깨달았습니다. 동시에 국제 협력과 학제 간 연구의 가치, 그리고 과학의 사회적 책임에 대해 깊이 인식하게 되었습니다. 앞으로도 계속해서 연구에 매진하며, 천문학 발전과 한-유럽 과학 기술 협력 증진에 기여하고자 합니다.
제 경험이 국제 무대를 지향하는 젊은 과학자들에게 미력하나마 도움이 되기를 희망합니다. 어떠한 어려움과 도전이 있더라도 열정과 노력, 그리고 적절한 전략으로 극복해 나갈 수 있다는 점을 강조하고 싶습니다. 끊임없는 학습과 적응, 그리고 국제적 협력을 통해 과학 발전에 기여할 수 있다는 믿음으로, 앞으로도 천문학 연구와 과학 커뮤니케이션 분야에서 지속적인 노력을 기울이겠습니다.
