요즘은 홍수를 포함해 심각한 기후 변화로 날씨를 예측하기는 쉽지 않은데요. 이러한 상황에서 외출 전 기상 체크가 일상이 된 분들이 늘고 있습니다. 그런데 우리에게 이렇게 유익한 기상 정보를 전달하려면 꼭 필요한 게 인공위성이라는 걸 알고 계셨나요?
인공위성은 우리의 일상에서 기상관측, 구글어스, GPS, 내비게이션 등으로 다양한 정보를 주고 있습니다. 이에 오늘은 우주에 관해 재미있게 알아보는 유튜브 한화스페이스 허브TV ‘우주 수다’ 편을 통해 인공위성에는 어떤 기술이 담겨있는지 함께 알아보려고 합니다. 국내 최초의 우주기업이자 국내 유일의 위성시스템 개발·수출기업 세트렉아이에서 근무하는 김도현 전문가에게 인공위성에 관한 이야기를 들어봤습니다.최초의 지구 관측 위성 나사의 랜드샛
최근 들어 기후위기는 심각한 문제로 떠오르고 있습니다. 인공위성에서는 이러한 기후위기의 심각성을 한눈에 알 수 있습니다. 대표적으로 NASA의 랜드샛(landsat)을 통해서는 36년간 알래스카 지역을 인공위성으로 찍은 타임랩스 영상을 확인할 수 있습니다. 그 영상에는 시간이 지날수록 서서히 사라지는 얼음의 모습이 생생하게 담겨 있었습니다.
놀라운 기술력으로 알래스카의 모습을 담은 랜드샛은 1972년에 발사된 최초의 지구 관측 위성입니다. 랜드샛은 한 대가 아닌 여러 대가 활동하는 것이 특징이며 위성 한 대의 수명은 7년, 10년 정도로 알려져 있습니다. 최근에는 2021년 9월 9호가 발사돼 임무를 진행하고 있어 빙하가 얼마나 녹아 있는지를 포착하는 것은 물론 지구 전역의 환경도 다양하게 담고 있습니다.
랜드샛은 얼마 전 50주년을 맞이했습니다. 지난해 NASA는 랜드샛 50주년을 기념해 ‘랜드샛이 찍은 최고의 지구사진’을 선정하는 온라인 행사를 열기도 했습니다. 육지 바다 얼음 눈 인간 영향 등 4개 부문으로 나눠 후보를 선정했으며 투표는 NASA 지구관측 홈페이지(earthobservatory.nasa.gov)에서 진행됐습니다. 최종 우승작으로 선정된 작품은 물 부문의 미국 루이지애나주 미시시피강 델타를 찍은 이미지였습니다. 이 사진은 2016년 12월에 촬영된 사진으로 34년간 찍은 약 1만 장의 사진 중 하나로 알려져 있습니다.
한편 이처럼 우수한 기술력을 가진 NASA의 랜드샛은 최초의 지구관측위성으로 스마트폰 앱을 통해 실시간으로 위성지도를 볼 수 있는 기술도 제공하고 있습니다.목적에 따라 다양하게 운영되는 인공위성
위성에는 랜드샛과 같은 지구 관측 위성 외에도 몇 개의 위성이 존재합니다. 이것은 용도에 따라 다양하게 분류됩니다. 대표적으로 지구관측위성을 포함하여 군사위성, 통신위성 등으로 나뉩니다. 지구관측위성은 자원탐사, 환경감시, 재해관측 등의 임무를 수행하고 낮에 찍는 광학위성과 밤 또는 구름 뒤에서도 찍는 레이더 위성으로 구분됩니다.
군사위성은 무기 탐지, 정보 수집, 첩보, 적의 동태를 살피는 역할을 합니다. 과거 냉전 중 미국과 소련의 영향으로 군사목적위성이 개발되어 현재도 이미 상당수 국가에서 군사목적 위성을 운용 중인 것으로 예측되고 있습니다.
마지막으로 통신위성은 대륙간 통신 중계 목적으로 이용됩니다. 통신위성은 정지궤도의 위성을 활용하지만 최근에는 저궤도 위성을 활용하는 경향이 있습니다.정지궤도 위성과 저궤도 위성의 차이 통신을 위해 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 한국의 위성과 교신할 수 있고, 지구 반대편에서도 실시간 중계를 감상할 수 있습니다.
그러나 여기에도 위성 중계 시간 오차는 발생합니다. 레이턴시라는 몇 초 수준의 통신 시간 차이를 극복하기 위해 최근에는 통신 위성도 저궤도 위성을 활용하고 있습니다.
저궤도 위성은 정지궤도 위성보다 지구에 가까운 거리에 있으며 고도가 500~1000km 정도에 해당합니다. 저궤도 위성은 지구와 떨어지지 않기 위해 더 큰 원심력이 필요하므로 지구의 자전보다 빠른 속도로 회전해야 합니다. 따라서 더 많은 개수의 위성이 필요한 것이 특징입니다.
한국도 저궤도 위성과 정지궤도 위성을 보유하고 있습니다. 한국은 선진국보다 40여 년 늦은 1990년대 중반에야 국가 주도로 위성 개발을 시작했지만 현재는 세계 6~7위권의 인공위성 개발 기술력을 가진 나라로 꼽히고 있습니다.
한국의 저궤도 위성으로는 아리랑 1호가 1999년에 처음 발사되었습니다. 아리랑 1호는 한국항공우주연구원에서 개발한 한국 정부 최초의 상용 지구관측위성으로 이후 꾸준한 개발을 통해 한국 정부의 1m 해상도 광학위성 2호, 한국 정부의 0.5m 해상도 광학위성 3호 등이 발사를 했습니다. 현재는 한국 정부의 차세대 SAR 위성인 6호와 한국 정부의 초고해상도 광학 위성인 7호가 발사를 앞두고 있습니다.
한국 최초의 정지궤도 위성은 천리안 1호로 2010년에 발사되었습니다. 천리안 1호는 공공통신/해양/기상관측을 목적으로 개발되었으며, 이후 천리안 1호는 꾸준한 개발을 통해 2018년 기상/우주관측 목적의 2호와 2019년 해양/환경관측 목적의 2B가 발사되었습니다.지구를 도는 다양한 위성들과 세트렉아이 위성들
현재 지구 주변의 위성 수는 수천 개이고 현재 운용하고 있는 위성도 있지만 죽은 위성도 많습니다. 그 중에서 한국이 발사한 위성도 있는데요. 세틀레키아이가 개발한 위성도 쉽게 찾을 수 있습니다.
세틀레키아이가 보유한 위성은 고성능 중소형 지구관측위성입니다. 높은 기동성의 위성 플랫폼에 대구경 카메라를 탑재해 0.3~1m급 영상을 촬영하는 고해상도 위성 시스템과 넓은 면적을 동시에 촬영하는 고해상도 위성 시스템이 대표적입니다.
그 중 하나인 ‘데이모스2(DEIMOS-2)’는 스페인에 수출한 지구관측위성으로 1m 해상도로 촬영할 수 있는 위성입니다. 올해 카타르 도하에서 열리는 월드컵경기장도 선명하게 촬영할 수 있을 정도의 고화질을 자랑합니다.
세트렉아이는 또한 현재 스페이스 아이티라는 위성을 만들고 있습니다. 스페이스아이티는 실제로 3m가 넘는 키를 가진 중형 위성으로 0.3m급의 해상도를 보유하고 있습니다. 0.3m급 해상도는 30cmX30cm의 면적을 위성사진으로 한 점으로 표시할 수 있는 수준으로 우주 상공에서 도로에 있는 차량의 종류를 식별할 수 있는 수준의 해상도입니다.
스페이스아이티는 위성 카메라의 눈에 해당하는 망원경을 가지고 있으며 초정밀 촬영을 위한 거울이 장착되어 있는 것이 특징입니다. 부피를 줄이기 위해 태양전지판이 로켓에 쌓일 때는 접고 있으며 궤도에 오른 뒤에는 태양전지판을 열어 본래 형태를 갖춥니다.
그 위성은 다양한 목적으로 사진을 촬영하는데요. 적국의 비행기, 배, 탱크 등이 있는 장소와 시간에 대해 모니터합니다. 또한 군사 목적으로 첩보 임무도 수행할 수 있어 상업적으로는 큰 쇼핑몰 방문객 수까지 차량이 몇 대 주차되어 있는지를 확인하는 데 활용됩니다.
오늘은 유튜브 한화스페이스 허브TV ‘우주 수다’ 편에서 인공위성의 종류부터 역할 등 다양한 정보를 전해드렸습니다. 얼마 전 한화시스템도 KAIST와 초소형 SAR 위성 개발 협력을 진행해 위성 개발에 박차를 가한다는 소식을 전해 큰 화제가 됐습니다. 앞으로 한국항공우주연구원과 세트레키아이, 한화까지 한국의 우주산업 발전을 위해 노력하는 정부와 기업들에 많은 관심과 응원 부탁드립니다!
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