[아리랑 3A 발사 성공] 지구관측 능력 ‘세계 정상급’ 각인

미래창조과학부와 한국항공우주연구원이 개발한 다목적실용위성 ‘아리랑’ 시리즈는 지구관측에 초점이 맞춰진 실용급 위성이다. 지구관측 능력에서는 세계 어느 우주 선진국에 견주어도 손색이 없다.

‘아리랑’ 위성은 우주기술 변국이던 우리나라가 처음 ‘상용위성’ 시대를 열었다는 의미가 있다. ‘아리랑’은 1999년 처음 발사됐다. 진화를 거치며 현재는 세계 정상급의 막강한 지구관측 능력을 보유하게 됐다.

우리나라는 현재 다목적실용위성 2호, 3호, 5호를 지구 저궤도에서 운영 중이다. 26일 3호와 쌍둥이 격인 3A호가 지구관측 방법에서는 ‘화룡점정’인 셈이다.

처음 쏜 아리랑 1호는 해상도가 6.6m급이었다. 도로나 건물정도를 구분할 수 있는 수준이었다.

아리랑 2호에 이르러서는 무려 40배 향상된 1m급으로 개선됐다. 도로 위 차량이 세단인지 트럭인지를 구별할 수 있을 정도다.

2012년 발사한 아리랑 3호는 해상도 70㎝급 광학카메라를 탑재했다. 아리랑 2호에 비해 약 2배의 성능이 개선됐다. 해상도 70㎝는 도로 위의 물체를 상세히 판별할 수 있다.

더 중요한 건 각 위성이 가진 탑재체 카메라다. 어떤 방법으로 촬영하느냐는 것이다.

2013년 발사한 ‘아리랑 5호’는 구름이 있거나 야간에도 촬영이 가능한 전천후 관측 합성개구영상레이더(SAR)를 탑재했다.

2호와 3호에 탑재된 광학카메라는 사람 눈이 보는 것과 같은 가시광선 대역을 관측한다. 야간이나 구름이 있을 경우 지구 관측이 불가능하다. 그러나 레이더 위성은 레이더전파를 발사한 후 되돌아오는 것으로 영상정보를 만들기 때문에 야간관측이 가능하다.

3A호는 국내 최고 해상도의 광학관측 위성이자 국내 첫 적외선 관측 위성이다. 3A호 광학탑재체 해상도는 55㎝급으로 3호에 비해 다시 두 배가량 성능 개선이 이뤄졌다.

세계 상업용 위성영상판매 시장을 주도하고 있는 미국의 지오아이-I 위성(41㎝급), 프랑스의 Pleiades 위성(50㎝급) 등과 비교해도 실용 측면서 뒤지지 않는다.

3A호 탑재체에는 적외선 영상정보를 획득할 수 있는 센서가 탑재돼 있다. 이 센서는 사람이 볼 수 없는 3.3∼5.2㎚ 적외선 대역을 탐지할 수 있다. 야간 관측이나, 화재, 화산활동, 열섬 현상과 같은 고온 현상 관측에 쓸 수 있다.

적외선 센서 제작은 삼성탈레스가 주관했다. 적외선검출기 등 일부 구성품은 해외 기술협력을 통해 개발했다.

센서가 들어있는 3A 카메라 명칭은 ‘에이스-A’(AEISS- Advanced Earth Imaging Sensor System_Advanced)다.

‘에이스-A’는 한국항공우주연구원 위성 탑재체 분야 연구원 25명이 투입돼 4년간 개발했다. ‘에이스-A’는 아리랑 3호에 탑재된 ‘에이스’ 구조에 광전자부를 개선했다. 광학 해상도를 높이고 적외선 센서를 추가 탑재한 ‘에이스’ 자매모델이다.

‘에이스’는 국내에서 처음으로 위성탑재체 설계, 조립, 시험 등 개발의 모든 단계를 국내에서 진행했다는 점에서 의미가 있다. ‘에이스-A’는 ‘에이스’에서 한발 더 나아간 위성탑재체다.

‘에이스’와 같은 고성능 위성 카메라 개발에는 고도의 전문성이 요구된다. 부품단계에서부터 고도의 성능시험을 거친 후 미리 설계 단계부터 맞추게 된다. 따로 개발한 초정밀 치공구들과 특수한 장비들을 사용해 조립한다.

조립작업 후반에는 기계와 컴퓨터가 할 수 없는 경지를 전문가의 손과 머리로 마무리한다. 그만큼 전문적인 지식과 기술 노하우가 필요한 작업이다.

‘에이스-A’는 ‘에이스’와 같은 광학계를 가졌지만 해상도를 높이기 위해 위성 고도를 685㎞에서 528㎞로 약간 낮췄다. 간단해 보이지만 기술적인 어려움을 많이 해결해야 하는 노하우가 필요하다. 위성 고도가 낮을수록 카메라 노출시간이 짧고 수집되는 빛 에너지가 작은데다 전자 신호 처리 시간이 짧아진다. 불필요한 잡음신호와 전자적 간섭도 많아지기 때문에 쉬운 작업이 아니다.

3A호 발사 성공으로 우리나라는 위성 관측에서 고해상도 광학, 레이더, 적외선 라인업을 갖추게 됐다. 기상 조건이나 주야간 상황에 관계없이 관측이 가능하다. 세밀하고 다양화된 정보를 획득할 수도 있다.

최성봉 항우연 위성연구본부장은 “각기 다른 특성의 탑재체로 같은 지역 영상을 얻어 이를 융합·분석하면 기존보다 유용한 정보를 얻을 수 있을 것”으로 내다봤다.

3A호 발사로 저궤도에서 운용하는 위성 수 증가에 따라 한반도 관측 주기가 짧아진다는 것도 의미가 있다.

국가 재난·재해와 같은 긴급한 상황이 발생했을 때 보다 신속하게 위성정보를 제공할 수 있게 된다.

우리나라를 촬영할 수 있는 관측주기는 2013년 하루 0.75회(아리랑 2호)였다. 2014년부터 2호와 5호, 3호가 가세하며 하루 3.5회로 늘었다. 이번 3A호 발사로 하루 2회 관측이 추가(낮에는 광학, 밤에는 적외선)되면서 하루 관측주기가 5.5회로 급증했다.

지금까지 국내 위성별로 얻은 영상 수는 공공·민간 영역에 서비스된 영상 기준으로 아리랑 1호 11만5354장, 아리랑 2호 247만 7943장, 아리랑 3호 36만 6071장, 아리랑 5호 2만 4750장이다.


(한국항공우주연구원 제공)

＊ 플랫폼 A : 위성체가 탑재된 로켓 3단, GDS(Gas Dynamic Shield) : 위성 보호 덮개

(한국항공우주연구원 제공)

다목적실용위성(아리랑위성) / 정지궤도위성

정지궤도 민간위성(통신·방송위성)

* SK텔레콤이 일본과 공동 참여한 디지털멀티미디어 방송용 위성으로 1,010억원 부담

야스니(러시아)=박희범기자 hbpark@etnews.com