조용현의 천체사진 |직초점 사진 촬영

그림 3-1 DSLR 카메라(좌), 동영상카메라(Flea3)(가운데), CCD카메라(우)와 천체망원경과의 직초점 촬영을 위한 연결

망원경의 대물렌즈 또는 카메라 렌즈를 통한 빛이 카메라의 필름 또는 센서면에 직접 초점이 맺히게 하는 방법이다. 망원경을 사용한 직초점 촬영은 카메라의 렌즈를 제거한 다음 카메라 몸체를 망원경에 직접 부착하는 방식으로 망원경의 주경이 카메라의 렌즈 역할을 하는 방식이다.
위의 그림 3-1과 같이 DSLE카메라, 동영상카메라 그리고 CCD카메라를 망원경과 연결하기 위해서는 직초점 어댑터가 필요한데 이것은 카메라에 따라 크기와 모양이 다양하기 때문에 촬영하고자 하는 카메라의 어댑터는 카메라 구입할 때 같이 구입하거나 직접 제작을 해야한다.
아래 그림 3-2와 같은 다양한 모양의 직초점 어탭터는 한쪽은 카메라에 반대쪽은 망원경의 접안부에 결합할 수 있도록 만들어진 도구이다. 망원경과 결합되는 쪽의 크기는 대부분 2인치이거나 1.25인치의 규격으로 만들어져있다.

그림 3-2 직초점 연결에 사용되는 다양한 모양의 직초점 어댑터

직초점 촬영방식에서 망원경의 초점거리는 카메라 렌즈의 초점거리가 되는데 예를 들어 구경 130mm, 초점비가 f/8인 망원경을 직초점 연결할 경우는 초점거리가 1040mm이므로 이 카메라는 초점거리가 1040mm인 렌즈가 장착된 거대한 카메라가 되는 것이다.
직초점 연결의 경우 카메라와 망원경 사이에 다른 부수적인 광학계를 설치하지 않는다면 카메라는 쉽게 망원경에 결합할 수 있다. 카메라 렌즈를 제거하고 망원경이 카메라의 렌즈 기능을 대신한다. 직초점 촬영은 카메라의 일반 렌즈보다 초점거리가 길은 망원경을 사용하기 때문에 배율이 높아진다. 따라서 극축 정렬 및 추적의 정밀도가 커야 한다. 직초점의 확대 배율은 망원경의 초점거리를 50으로 나누면 쉽게 계산할 수 있는데 이는 일반적으로 많이 사용하는 카메라의 50mm초점거리 렌즈를 기준으로 비교한 배율이다. 즉 1000mm의 초점거리를 갖는 망원경을 직초점으로 연결하면 배율은 1000mm/50mm = 20으로 50mm카메라로 촬영한 사진에 비해 배율이 20배 더 크다.

일반적으로 많이 사용되는 초점거리가 50mm인 카메라 렌즈는 35mm크기의 이미지를 형성하는데 이 크기를 1로 정하고 이를 기준으로 확대 비율을 결정한다. 1040mm의 초점거리를 갖는 망원경으로 직초점 촬영을 할 경우 1040mm / 50mm ≒ 21이 되기 때문에 확대 비율은 50mm 카메라로 찍은 것에 비해서 약21배가 된다. 대부분의 천체 사진은 직초점 촬영방식에 의해서 얻어진다.

그림 3-3 직초점 촬영방법으로 관측을 준비중인 망원경과 직초점 촬영 이해를 위한 그림

[ 사진 설명 : 위 사진은 구경 102mm, 초점거리 1000mm 아크로매트 굴절망원경과 카메라는 Canon 30D 셔터 스피드는 1/250초 ISO는 400에서 촬영하였다. 화이트 밸런스는 한낮(daylight)이고 jpeg현식으로 저장했다. 이미지는 고정삼각대에 카메라만을 장착하여 촬영하였다.]

달은 태양 빛을 반사하여 상이 보여 지고 태양에서부터의 거리가 지구와 같기 때문에 태양으로부터 받는 단위 면적당 빛의 양도 지구와 비슷하게 된다. 따라서 보름달을 촬영할 경우에는 지구의 낮과 같은 조건으로 카메라를 설정한다.

태양 빛이 강한 낮의 경우 ISO, f수와 노출시간과의 관계는 일반적으로 f/16에서 셔터속도를 1/ISO초로 설정하여 사용하는데 ISO400으로 설정하고 촬영할 경우 f/16에서 셔터속도를 1/400초로 설정한다는 의미이고 f/8에서는 1/1600초의 노출과 같은 결과를 나타낸다. 즉 F수가 4배 작아지면 조리개가 그만큼 개방되므로 노출시간은 4배 짧아진다.

보름달의 경우에도 유사한 규칙을 적용할 수 있는데 위의 낮 동안의 지상촬영과는 달리 ISO 400에서 f수를 조리개가 좀더 개방된 f/11로 설정하여 f/11에서 ISO 400에서 달을 촬영할 경우에는 1/400초를 기준으로 설정하면 된다. 만일 f/5.6이라면 셔터속도는 1/1600이 f/11에서 1/400체 해당하는 노출 결과와 같게 된다.

이 규칙은 보름달의 경우에만 적용이 가능하며 달은 위상변화를 하기 때문에 위상이 다른 경우에는 경험적으로 얻어진 설정값이 중요하다. 대기 상태가 좋은 경우에 사용할 수 있는 카메라의 일반적인 설정 다음과 같다

위 상	노출 정보
월령 14(보름)	셔터속도 1/250, f/11, ISO 250
월령 10	셔터속도 1/125, f/11, ISO 250
월령 7(상현)	셔터속도 1/60, f/11, ISO 250
월령 5	셔터속도 1/30, f/11, ISO 250
월령 3(초승)	셔터속도 1/15, f/11, ISO 250
월령1(지구 반사광)	셔터속도 2, f/2.8, ISO 250

그러나 대기 상태가 좋지 않고 달이 지평선 가까이 있는 경우에는 ISO 값을 2~3 단계 증가 시켜서 촬영하는 것이 효과적이다. 대기 상태와 관측지의 조건에 따라서 단계별로 카메라의 설정을 변경하면서 촬영하여 좋은 결과가 나타나는 설정값을 기록하여 자료로 사용하는 것이 좋은 사진을 얻는데 도움이 된다.

[사진 : 초승달과 지구 반사광, Canon 30D Sigma 50mm 렌즈에 초점거리 f/2.8, 1초, ISO400에서 촬영]

그림 3-6 직초점 사진관측이 준비된 망원경과 직초점 촬영의 사용 렌즈와 광로

사진관측용으로 사용할 카메라를 구입할 경우는 꼭 릴리즈나 리모콘을 함께 구입하도록 한다. 요즘 나오는 디지털 카메라의 경우는 리모콘이 옵션 장비로 되어 있는 제품이 많은데 약간의 비용만 추가하면 구입할 수 있다. 천체 사진 촬영 이외에도 사용도가 다양하니 구입하면 후회하지 않는다.

릴리즈나 리모콘은 사진 촬영 시 손으로 셔터를 누를 경우에 발생하는 흔들림 현상을 방지 할 수 있고 릴리즈나 리모콘이 없다면 카메라에 내장된 셀프타이머 기능을 활용할 수도 있다. 셀프타이머의 대기시간을 3-4초로 설정하면 3-4초 후에 전자식 셔터가 작동하므로 흔들림 현상을 막을 수 있다. 릴리즈의 기능을 이용하면 일주운동사진이나 천체의 움직임을 동영상으로 보여주는 타임랩스 영상을 만드는데에도 효과적으로 사용할 수 있다.

달 사진 촬영시의 노출 시간은 달의 위상, 망원경의 종류, 구경의 크기에 따라 달라지는데 망원경의 종류 및 구경의 크기는 앞에서 설명한 구경비(f수)로 나타낼 수가 있다. f수가 작으면(7이하 정도) 노출시간을 짧게 하고 f수가 크면 노출시간을 길게 하는 것이 일반적인데 달의 경우 상이 밝기 때문에 반달(상, 하현)을 기준으로 1/60초~1/125초 정도의 범위에서 적절한 노출시간을 찾도록 한다. 보름달의 경우는 반달의 1/2 값을 설정하면 된다.