확대촬영법(별소식지 96년 12월 발췌)

[황원욱]

확대촬영법

확대촬영은 말 그대로 망원경의 초점면에 맺힌 상을 확대 촬영하는 방법이다. 초점길이 1000mm의 망원경으로 직초점 촬영한 행성이나 월면의 사진은 우리가 생각했던 것보다 너무나 작게 나온다. 그렇다고 해서 망원경의 초점 길이를 무턱대고 길게 한다는 것도 망원경의 제작 및 보관이나 이동에 문제점이 생기고 구경비가 커져서 이러한 대상을 제외한 성운, 성단, 은하 등의 촬영이 불가능해진다. 행성의 경우 어느 정도 알아 볼 정도의 크기로 촬영하려면 초점 길이가 최소한 10000mm(10M) 이상은 되어야 하므로 현실적으로 이러한 크기의 망원경을 아마추어가 소유한다는 것은 불가능한 일이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 고안된 방법이 확대촬영법으로 기본적인 원리는 망원경에 의해 맺힌 일차상을 렌즈로 확대하여 촬영하는 방법이다 . 쉽게 이야기하면 망원경에 의해 맺힌 일차상을 환등기의 슬라이드라고 가정하고 렌즈를 환등기의 투영렌즈라 한다면 렌즈에 의해 크게 확대된 상이 맺히는 스크린의 위치에 카메라 필름을 두어 촬영하는 방법이다. 환등기에서는 투영 렌즈를 초점 길이가 다른 렌즈로 바꾸거나 스크린까지의 거리를 조정하여 상의 크기를 조절할 수 있다.

여기에서 알 수 있듯이 확대에 사용하는 렌즈의 초점 길이에 따라서 혹은 렌즈와 필름면까지의 거리에 따라서 확대율을 조정 할 수 있게 된다. 확대에 사용하는 렌즈는 오목 렌즈나 볼록 렌즈 둘 다 사용할 수 있으며 전자를 Negative Projection이라 하고 후자를 Positive Projection 이라 한다. 일반적으로 단초점의 다양한 초점 거리를 가진 오목 렌즈는 구하기가 어려워 barlow lens를 이용하여 2-3배의 확대를 하는 것이 고작이나 볼록 렌즈는 일반적인 아이피스를 사용 할 수 있어 다양한 확대율을 구사할 수 가 있다.

일반적인 barlow lens는 구조상 확대 촬영에 사용하기가 어렵고, 촬영이 가능하도록 만들어진 일부는 비교적 고가이므로 월면이나 태양의 전체를 촬영하는 경우처럼 직초점 촬영을 하면 너무 작고 확대 촬영을 하면 너무 커 이러한 때를 제외하면 거의 사용하지 않는다.
카메라 악세사리 중의 하나인 Converter나 Tele-more등이나 망원경 악세사리 중에서 Extender나 Corrector, Vari-tube(takahashi co.) 등이 이러한 Negative Projection을 응용한 악세사리이다. 그러나, 통상적으로 확대촬영이라하면 아이피스를 이용한 Positive projection을 의미한다.

확대 촬영을 하는 방법은 아이피스에 의해서 투영된 큰 상을 카메라의 필름에 옮기는 것으로, 아이피스와 카메라를 연결하면서 적절한 확대율을 얻을 수 있도록 아이피스와 카메라를 적당히 간격을 두면서 주위의 잡광이 들어가지 않도록 차광되어야 한다. 이러한 악세사리를 아마추어가 개인적으로는 자작하기가 어려우므로 거의 대부분의 아마추어 천문인들이 기존 망원경 메이커에서 제작 판매하고 있는 확대 촬영용 어댑터를 사용하고 있다.

합성 초점 거리(Effective Focal Length 줄여서 EFL)구하는 방법

확대 촬영에서 합성초점 거리를 구하는 것은 대단히 중요한 일이다. 왜냐하면 거의 대부분 행성, 월면, 태양 등을 촬영하게 되므로 초점 거리에 따라 대상의 찍히는 크기가 달라질 뿐 아니라 이러한 대상은 면적을 가진 대상이므로 찍히는 크기에 따라 표면 밝기가 달라지므로, 적절한 노출을 위해서는 반드시 합성 초점 거리를 알아야 한다.
 
예를 들면 100mm 구경의 초점거리가 1000mm인 망원경으로 달을 직초점 촬영했을 때 적정 노출 시간이 1/125초였다면 합성 초점 거리 5000mm로 확대 촬영을 할 경우 상의 크기는 5배가 되므로 면적의 크기는 25배로 늘어나게 된다. 따라서 동일한 밝기의 사진을 얻기 위해선 노출 시간을 25배 늘려 주어야 하므로 25/125초의 노출을 주어야 한다. 그러나 카메라의 수동 셔터에는 이러한 속도가 없으므로 1/8과 1/4초의 노출로 두 컷을 찍어서 적절한 사진을 선택해야 하나 실제의 촬영에서는 노출에서도 계산 이외의 많은 변수가 있으므로, 계산된 노출치의 전후 두 단계 정도의 여유를 두고 촬영하여야 한다. 즉 1/16과 1/2초의 노출을 준 사진을 같이 찍어 가장 잘된 것을 선택해야 한다.

이러한 많은 사정을 고려하여 실제로 촬영에 임해도 셔터를 누를 때에 발생하는 카메라의 진동 문제(물론 릴리즈를 사용한다.)와 크게 확대된 흐릿한 상을 보면서 핀트를 정확히 맞추기 어려운 문제등으로 인해서 필름 한 통에서 제대로 된 사진 한 장을 얻기 힘든 것이 확대 촬영의 현실이다. 우리가 흔히 사용하는 합성 초점 거리를 구하는 방법은 확대에 사용하는 아이피스의 뒤쪽에서 필름면까지의 거리에 배율을 곱해서 구하는 방법을 사용하고 있으나 이 방법을 사용할 경우 저배율 아이피스를 사용한 확대 촬영에 있어서는 많은 오차가 발생하므로 가능하면 다음의 방법을 사용하기 바란다.

확대율 = 확대용 아이피스와 필름면까지의 거리 / 확대용 아이피스의 초점거리 -1

합성 초점 거리 = 망원경의 초점거리 x 확대율
합성 F수 = 합성 초점 거리 / 망원경의 구경
필름상에 맺히는 상의 크기 =합성 초점 거리 x tan(대상의 시직경)
 
예를 들면 구경 100mm, 초점 거리 1000mm인 망원경으로 초점 거리 25mm인 아이피스를 사용하고 아이피스와 필름면까지의 거리를 100mm로 촬영을 할 경우 확대율은 100 / 25 - 1 = 3 이 되고 합성 초점 거리는 1000 * 3 = 3000mm , 합성 F수는 3000 / 100 = 30이 된다. 이때 필름상에 맺히는 상의 크기는 대상의 시직경이 약 40" 인 목성을 촬영할 경우 3000 * tan 40" 이나 현실적으로 이러한 작은 각도의 tan 값을 구하는 것이 어려우므로 다음과 같은 방법을 사용하면 쉽게 대략적인 크기를 알수 있다.
달이나 태양처럼 시직경이 30'인 대상은 초점거리의 약 1/100 의 크기로 필름상에 찍히게 되므로 달을 찍을 경우 필름상에 30mm의 크기로 찍히게 된다. 목성인 경우 달 시직경의 40"/30' 즉 40/1800이므로 30mm * 40 / 1800이 되어 필름상에 0.67mm 정도의 크기로 찍히고, 3 * 5 사이즈로 인화 할 경우 약 2mm 의 크기의 목성을 볼 수 있다.
여기에서 알 수 있듯이 행성의 경우 시직경이 작아 합성 초점 거리가 최소한 10000mm 정도는 되어야 볼 만한 사진을 찍을 수 있다.