요즘은 홍수를 포함하고 심각한 기후 변동으로 날씨를 예측하기가 쉽지 않아요. 이런 상황에서 외출 전의 기상 점검이 일상이 되는 것이 더 늘고 있습니다. 그런데 우리에게 이렇게 유익한 기상 정보를 전달하기 위해서는 꼭 필요한 게 인공 위성이라는 것을 잘 알고 계셨나요? 인공 위성은 우리의 일상에서 기상 관측, 구글 어스, GPS내비게이션 등으로 다양한 정보를 주고 있습니다. 그래서 오늘은 우주에 관해서 즐거운 조사 유튜브 한화 스페이스 허브 TV”우주 이야기”편을 통해서 인공 위성에는 어떤 기술이 포함됐는지 같이 보고 싶습니다 한국 첫 우주 기업이고 국내 유일의 위성 시스템 개발·수출 기업인 세토렛크아이에 다니는 김·도현 전문가에 인공 위성에 관한 이야기를 들어 보았습니다. 최초 지구 관측 위성 NASA의 랜드샛 계획
최근 들어 기후 위기는 심각한 문제로 떠오르고 있습니다. 인공위성에서는 이러한 기후 위기의 심각성을 한눈에 알 수 있습니다. 대표적으로 NASA의 랜드샛(landsat)을 통해 36년간 알래스카 지역을 인공위성으로 찍은 타임랩스 영상을 확인할 수 있습니다. 그 영상에는 시간이 지나면서 점점 사라지는 얼음의 모습이 생생하게 담겨 있었습니다. 놀라운 기술력으로 알래스카의 모습을 담은 랜드샛은 1972년 발사된 최초의 지구 관측 위성입니다. 랜드샛은 1대가 아닌 여러 대가 활동하는 것이 특징이며 위성 1대의 수명은 7년, 10년 정도로 알려져 있습니다. 최근에는 2021년 9월 9호가 발사돼 임무를 진행하고 있으며 빙하가 얼마나 녹았는지 포착하는 것은 물론 지구 전역의 환경도 다양하게 담고 있습니다.
랜드샛 계획은 최근 50주년을 맞이했습니다. 지난해 NASA는 랜드 새트 50주년을 기념하고”랜드 새트가 찍은 최고의 지구 사진”을 선정하는 온라인 행사를 열기도 했습니다. 육지, 바다, 얼음과 눈, 인간의 영향의 4개 부문으로 나뉘어 후보를 선정하고 투표는 NASA지구 관측 홈페이지(earthobservatory.nasa.gov)에서 이루어졌습니다. 최종 우승작으로 선정된 작품은 물 부문의 미국 루이지애나 주 미시시피 삼각주를 촬영한 것이었습니다. 이 사진은 2016년 12월에 촬영된 사진에서 34년간 찍은 약 1만장의 사진 중 하나로 꼽히고 있습니다. 한편 이렇게 뛰어난 기술력의 NASA의 랜드샛 계획은 최초 지구 관측 위성으로 스마트 폰 앱을 통해서 실시간 위성 지도를 볼 수 있는 기술도 제공하고 있습니다. 목적에 맞추어 다양하게 운영될 인공 위성
위성에는 랜드샛과 같은 지구 관측 위성 외에도 여러 개의 위성이 존재합니다. 이것은 용도에 따라 다양하게 분류됩니다. 대표적으로 지구관측위성을 포함하여 군사위성, 통신위성 등으로 나뉩니다. 지구관측위성은 자원탐사, 환경감시, 재해재난관측 등의 임무를 수행하며 낮에 찍는 광학위성과 밤 또는 구름 뒤에서도 찍는 레이더위성으로 구분됩니다. 군사위성은 무기 탐지, 정보 수집, 첩보, 적의 동태를 살피는 역할을 합니다. 과거 냉전 중 미국과 소련의 영향으로 군사 목적 위성이 개발되어 현재도 이미 상당한 국가에서 군사 목적의 위성을 운용하고 있는 것으로 예측되고 있습니다. 마지막으로 통신 위성은 대륙간 통신 중계 목적으로 이용됩니다. 통신위성은 정지궤도 위성을 활용하지만 최근에는 저궤도 위성을 활용하는 경향이 있습니다. 정지 위성과 저궤도 위성의 차이
통신에 활용되는 정지궤도 위성은 지구에서 먼 거리에 있으며 주로 적도 주변에 배치합니다. 집중적인 교신을 위해 지구의 자전 속도에 맞춰 도는 것이 특징입니다. 빠른 교신을 위해서는 적도 주변에 여러 대를 배치하고 한 곳에 집중하는 방법을 사용합니다. 이러한 정지궤도 위성으로 항상 해외에서도 여러 위성을 거쳐 한국 위성과 교신할 수 있으며 지구 반대편에서도 실시간 중계를 감상할 수 있습니다. 하지만 여기에도 위성 중계 시간의 오차는 생깁니다. 레이턴시라는 몇 초 수준의 통신 시간 차이를 극복하기 위해 최근에는 통신 위성도 저궤도 위성을 활용합니다.
저궤도 위성은 정지 궤도 위성보다 지구에 가까운 거리에 있는, 고도가 500~1000km정도에 해당합니다. 저궤도 위성은 지구에서 떠나지 않기 위해서 더 큰 원심력이 필요한 것으로 지구의 자전보다 빠른 속도로 회전해야 합니다. 이 때문에 보다 많은 위성이 필요한 것이 특징입니다. 한국도 저궤도 위성과 정지 궤도 위성을 보유하고 있습니다. 한국은 선진국보다 40여년 늦은 1990년대 중반에야 국가 주도로 위성 개발을 시작했지만 현재는 세계 6~7위권의 인공 위성 개발 기술력을 가진 나라로 꼽히고 있습니다. 한국의 저궤도 위성으로는 아리랑 1호가 1999년 처음 발사되었습니다. 아리랑 1호는 한국 항공 우주 연구원에서 개발한 한국 정부 최초의 상용 지구 관측 위성으로 이후 꾸준한 개발을 통해서 한국 정부의 1m해상도 광학 위성 2호, 한국 정부의 0.5m해상도 광학 위성 3호 등이 발사를 실시했습니다. 현재는 한국 정부의 차세대 SAR위성인 6호와 한국 정부의 초고 해상도 광학 위성인 7호가 발사를 앞두고 있습니다. 한국 최초의 정지 궤도 위성은 천리안 1호에서 2010년에 발사되었습니다. 천리안 1호는 공공 통신/해양/기상 관측을 목적으로 개발되고 이후 천리안은 착실한 개발을 통해서 2018년 기상/우주 관측 목적의 2호와 2019년 해양/환경 관측 목적의 2B가 발사되었습니다. 지구를 도는 각종 위성과 세 트랙 아이의 위성
현재 지구 주변 위성의 수는 수천 개이고 현재 운용하고 있는 위성도 있지만 죽은 위성도 많습니다. 그 중에 한국이 발사한 위성도 있습니다. 세트렉아이가 개발한 위성도 쉽게 찾을 수 있습니다. 세트렉아이가 보유한 위성은 고성능 중소형 지구 관측 위성입니다. 높은 기동성 위성 플랫폼에 대구경 카메라를 탑재해 0.3~1m급 영상을 촬영하는 고해상도 위성 시스템과 넓은 면적을 동시에 촬영하는 중해상도 위성 시스템이 대표적입니다.
그 하나인 “데이 모스 2(DEIMOS-2)”는 스페인에 수출한 지구 관측 위성으로 1m의 해상도로 촬영하는 위성입니다. 올해 카타르 도하에서 열리는 월드컵 경기장도 선명히 촬영할 정도의 고해상도를 자랑하고 있습니다. 세 트랙 아이는 또 현재 SpaceEye-T라는 위성을 만들고 있습니다. SpaceEye-T는 실제로 3m이상의 키를 지닌 중형 위성으로 0.3m급 해상도를 보유하고 있습니다. 0.3m급 해상도는 30세 30cm의 면적을 위성 사진으로 1점으로 표시될 수준으로 우주 상공에서 도로에 있는 차량 종류를 식별할 수 있는 수준의 해상도입니다. SpaceEye-T는 위성 카메라의 눈에 해당하는 망원경을 가지고 있으며, 초정밀 촬영을 위한 거울이 장착된 것이 특징입니다. 부피를 줄이기 위해서 태양 전지 패널이 로켓에 실릴 때는 부러지고 궤도에 탄 이후 태양 전지 패널을 열어 본래의 형태를 정돈합니다.
그 위성은 다양한 목적으로 사진을 촬영합니다. 적국의 비행기, 배, 탱크 등이 있는 위치와 시간에 대해서 모니터 합니다. 또 군사 목적으로 첩보 임무도 수행할 수 있고 상업적으로는 큰 쇼핑몰의 방문객 수까지 차가 여러대 주차되어 있는지 확인하는 데 활용됩니다. 오늘은 유튜브 한화 스페이스 허브 TV”우주 이야기”편에서 인공 위성의 종류에서 역할 등 다양한 정보에 대해서 말씀 드렸다. 최근 한화 시스템도 KAIST와 초소형 SAR위성 개발 협력을 추진하는 위성 개발에 박차를 가하겠다는 소식을 전하며 큰 화제가 되었습니다. 앞으로 한국 항공 우주 연구원과 세 트랙 아이, 한화까지 한국 우주 산업 발전을 위해서 노력하는 정부와 기업에 많은 관심과 격려를 부탁 드립니다!
[(주)한화홈페이지]
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