우리얘기

한국항공우주연구원이 다목적실용위성 아리랑 3호가 7월 23일 촬영한 2012년 올림픽개최지 영국 런던 올림픽파크 영상을 공개했습니다.

이번애 공개된 위성영상은 해상도 0.7m의 고해상도로 올림픽 스타디움과 각 종목 주요경기장, 선수촌 아파트 등을 확인할 수 있습니다.

아리랑 3호는 지난 5월 18일 일본 다네가시마 우주센터에서 미쓰비시 H2A 로켓에 실려 궤도에 올라갔습니다.

<관련글>

아리랑 3호 영상 http://daedeokvalley.tistory.com/516

아리랑 3호 발사 연속 촬영 http://daedeokvalley.tistory.com/495

아리랑 3호 개발 과정 http://daedeokvalley.tistory.com/493

아리랑 3호 개발 에피소드 http://daedeokvalley.tistory.com/494

전 세계에서 단지 10개가 조금 넘는 국가에서 우주 로켓 발사장을 운영하고 있습니다.

이들 대부분의 우주센터들은 미국, 러시아, 중국과 같은 강대국에 집중되어 있습니다.

우주센터는 안전상의 문제로 바닷가에 위치하거나 국가의 지형 상 바닷가에 위치하기 어려운 경우 인적이 드문 곳에 위치하게 됩니다.

○ 현재 가장 많은 우주센터를 보유하고 있는 나라는 미국으로, 총 10개의 우주센터를 운영하고 있습니다.

그 중 가장 대표적인 곳은 플로리다주 동해안의 커내버럴 국립해양공원에 위치한 케네디 우주센터입니다.

케네디 우주센터는 1960년대 초 아폴로 달 착륙 프로그램을 지원하기 위해 건설된 것으로, 총면적 1억 7000만 평의 광활한 면적을 보유하고 있고, 이 중 대부분의 면적이 국립 야생동물보호구역으로 지정되어 있을 만큼 자연친화적인 시설로도 유명합니다.

케네디 우주센터가 '과학문화 국민공원'으로 불리는 이유도 바로 이 때문입니다.

○ 세계 3번째로 유인우주선 발사에 성공한 중국 역시 우리나라보다 훨씬 먼저 우주센터 건설을 추진했습니다.

중국의 우주센터는 총 3곳으로, 지구정지궤도 위성인 통신위성은 시창 우주센터에서, 기상위성은 타이위안 우주센터에서, 그리고 저궤도 과학위성과 귀환위성은 주취안 우주센터에서 전문적으로 발사합니다.

그 중 주취안 우주센터는 1958년에 건설된 후, 무인우주선 시리즈인 선저우 1~4호를 모두 발사했고, 유인우주선 선저우5호까지 발사해 중국 우주개발의 요람이라 할 수 있습니다.

중국은 현재 하이난에 4번째 우주센터를 건설 중입니다.

 
○ 일본은 1960년대부터 우주센터 건설을 시작하여 현재 가고시마 우주센터와 다네가시마 우주센터 등 2곳의 우주센터를 운영 중에 있으며, Christmas Island에 3번째 발사장 건설을 추진 중입니다.

<자료=한국항공우주연구원 제공>

※ 다음 자료는 한국항공우주연구원이 발간한 '다목적실용위성 아리랑 3호 프레스킷'을 바탕으로 한 것입니다.

□ 국내 최초의 서브미터급(1m 이하) 해상도 지구관측위성 

○ 0.7m급 해상도의 전자광학카메라를 탑재하여 정밀한 지구관측 가능

- 현재 운용 중인 아리랑 2호(해상도 1m)보다 높은 해상도로 개발되어 지구 저궤도 관측위성 개발기술 향상
※ 저궤도 : 지구 표면으로부터 200∼2000km인 고도의 인공위성 궤도를 의미

○ 향후 4년간 공공안전, 재해재난, 국토ㆍ자원관리, 환경감시 등에 활용될 고해상도 지구관측영상 공급예정 

○ 한국항공우주연구원과 국내기업체들 간 협력으로 개발

- (주)한국항공우주산업, (주)대한항공, (주)한화, (주)두원중공업, 세트렉아이 등 다수의 국내업체 참여
- 서브미터급 고해상도 광학탑재체의 국내 독자 조립/정렬/시험 등 개발능력 확보 

○ ‘12년 5월 일본 다네가시마 우주센터에서 발사예정(발사체 : H-IIA)

< 아리랑 3호 형상 >

 
□ 서브미터급 광학카메라를 탑재한 초고해상도 위성 개발

○ 세계 상업용 위성영상판매 시장을 주도하고 있는 미국의 GeoEye-I, World View I&II, 프랑스의 Pleiades 위성 등과 같이 서브미터급 위성영상을 제공하는 고해상도 지구관측위성

< 서브미터급 지구관측위성 현황 >

○ 다목적실용위성 시리즈 개발을 통해 고해상도 광학카메라의 지속적인 성능향상을 도모하여 위성개발 선진국과의 기술격차 해소
※ 아리랑 1호(’94 발사) : 해상도 6.6m → 2호(’06 발사) : 해상도 1m → 3호(’12 발사) : 해상도 0.7m → 3A호(’14 발사예정) : 해상도 0.55m 

< 다목적실용위성 전자광학 탑재체 개발 현황 >

□ 급속기동 촬영성능을 보유한 위성 개발

○ 고성능의 급속기동 촬영* 성능을 바탕으로 여러 지역의 영상을 신속하게 촬영하여 제공할 수 있음

* 위성의 흔들림을 최소화한 채 빠르게 기동하여 촬영하는 기능으로 동일한 위치에서 여러 지역 촬영 및 한 지역 반복 촬영 등 다양한 촬영이 가능

□ 상용 위성영상 시장 진입 활성화

○ 세계 지구관측 위성영상 시장규모는 '09년에 10억불을 넘어선 것으로 추정되며 '18년까지 약 39억불 규모로 성장 예상(Euroconsult 2009)

- 아리랑 2호는 ’07년부터 위성영상시장에 진출하여 대만, UAE, 유럽우주청 등에 2,200만불 상당의 직수신권 판매 및 약 26억원의 개별영상판매 실적 달성(’11.12 현재)

○ 아리랑 3호를 통해 상용 위성영상시장을 주도하고 있는 초고해상도(서브미터급) 위성영상 시장에 진입함으로써 위성영상 판매 활성화

□ 국민 삶의 질 및 국가위상 제고

○ 지상․환경관측, 농작물 작황 및 산불피해 분석 등 국가 재난관리업무에 필요한 위성 영상정보 제공지원

○ 홍수, 가뭄, 지진 등 재해재난 발생 시 피해저감을 위해 위성영상을 제공하는 국제기구인 인터내셔널 차터 활동 등을 통해 국제사회에 기여

○ 국내주도의 인공위성 개발을 통해 청소년들에게는 꿈과 희망을, 국민에게는 우주개발 국가로서의 자긍심 제고

 □ 아리랑 3호의 주요 부분

○ 위성체는 상부 구조모듈, 장비 모듈, 추진모듈, 태양전지판으로 구성

- 상부 구조모듈 : 탑재체(AEISS) 온도 유지를 위한 다층박막단열재(MLI)와 히터, 지상국과의 통신을 위한 송수신 안테나가 위치
- 장비 모듈 : 전력계 장비, 자세제어계 장비, 원격측정 명령계 장비 등이 위치
- 추진 모듈 : 위성의 궤도조정과 자세제어를 위해 사용되는 추진제 탱크, 소형 추력기 등이 위치
- 태양전지판 : 위성에서 사용하는 전력을 생산하는 장치로 위성체가 발사체로 분리된 후 전개됨

□ 주요 규격 및 제원

□ 위성본체의 구성 및 기능

○ 위성본체는 기능에 따라 구조계, 열제어계, 전력계, 자세제어계, 추진계, 원격측정 명령계 등의 서브시스템으로 구성됨
 

1) 구조계

- 인공위성의 뼈대가 되는 부분으로, 위성몸체와 태양 전지판, 안테나의 구조물, 탑재체와 각종 센서류를 장착하기 위한 보조 패널과 지지대, 안테나 전개장치와 태양 전지판 전개장치 등의 설계와 제작이 포함

<태양전지판 장착 작업>

2) 열제어계
- 영하 100도와 영상 150도를 오가는 혹독한 우주환경에서 인공위성의 각 장치들이 원활히 작동할 수 있도록 적당한 온도 범위를 유지시켜 줄 단열재, 히터, 온도 센서 등으로 구성
<방열판>

3) 전력계
- 위성에서 사용하는 전력의 안정적인 공급을 담당하는 부분으로, 태양전지판과 충전용 배터리, 전력제어 및 분배기로 구성

4) 자세제어계
- 위성체가 지구주위를 회전하면서 일정한 방향으로 지구를 향하도록 자이로스코프, 태양센서, 별추적기, 반작용 휠, 추력기 등의 장치를 이용하여 자세를 제어하는 장치
- 아리랑 3호는 자세지향 정밀도*는 0.02도 이하로서 매우 정밀한 제어능력을 가짐

<자이로스코프>

* 자이로스코프 : 회전시 구조물에 가해지는 진동을 측정하여 회전속도를 측정하는 각속도 센서

* 태양센서 : 감지된 태양광에 따라 생성된 아날로그 전류로 자세 측정 센서

* 별추적기 : 광학계에 획득된 별영상의 상대위치를 이용한 자세 측정 센서

* 반작용 휠 : 회전체의 반작용 원리를 이용한 자세제어용 구동기

* 추력기 : 추진제를 사용하여 토크를 발생시키는 자세제어용 구동기

5) 추진계

- 우주공간에서 위성의 궤도조정과 자세제어를 위해 사용되는 추진제 탱크, 4쌍(8개)의 소형 추력기 등이 포함
- 추진제로는 하이드라진(Hydrazine)이라는 화합물이 사용됨
<추진제 탱크>

6) 원격측정 명령계

- 위성을 관제하는 지상국과의 무선통신을 담당하는 서브시스템으로, 무선 송수신 장치, 송수신 안테나, 무선 분배기 등으로 구성

7) 비행소프트웨어계

- 인공위성의 두뇌에 해당하는 탑재컴퓨터에 이식되어, 위성 내부에서 일어나는 대부분의 동작을 관장하는 서브시스템 

□ 탑재체 : AEISS (Advanced Earth Imaging System)

○ 영상을 촬영하는 ‘전자광학카메라’와 촬영된 영상을 저장 및 압축하여 지구로 전송하는 ‘자료전송시스템’으로 분류

- 구성요소 : 구성품을 지지하는 고안정성 경통 구조체(HSTS: High Stability Telescope Structure), 지상의 영상을 반사시켜 주는 광학 반사경(Optical Mirrors), 반사경에서 들어온 빛을 전기신호로 변환하는 검출기(Detector)와 이를 포함하는 초점면 조립체(FPA: Focal Plane Assembly) 등

□ 위성영상 활용 분야

○ 지구관측위성 영상은 환경, 기상, 해양, 지질, 지도제작, 임업, 수자원, 농업 등 다양한 분야에서 이루어지고 있음

○ 2006년 7월에 발사되어 현재까지 운용되고 있는 아리랑 2호(해상도 1m)의 영상은 주로 국내 공공기관 중심으로 수요

- 국토·해양모니터링, 토지피복분류, 작물재배 면적 및 생산량 추정 등에 다양하게 활용됨

○ 위성기반 재해재난대응 국제기구인 인터내셔널 차터에 가입(’11.7 정식가입)하여 재해재난으로 인한 피해저감 및 국가위상제고에 기여

□ 아리랑 3호 영상 활용

○ 아리랑 3호 발사에 따라 위성영상의 양적증가와 질적향상이 이루어져 그간 문제점으로 지적되어왔던 영상 공급부족의 문제가 다소 해소

- 아리랑 2호를 중심으로 이루어졌던 다양한 분야들에 대해 보다 정밀하고 효율적인 위성정보의 활용이 기대

  < 해상도별 위성영상 비교 >

서브미터급

1m급(아리랑2호 영상)

* 여의도 지역을 촬영한 위성사진으로, 좌측이 아리랑 3호급 해상도의 타 위성영상임

○ 향후 전천후 지구관측이 가능한 아리랑 5호(영상레이더)가 발사되면, 레이더영상과 광학영상의 융ㆍ복합으로 위성활용분야가 확대 될 것

※ 광학영상은 육안해석 등에 있어 매우 효과적인 정보를 제공하며, 레이더 영상은 마이크로파 영역의 전자기파를 이용하므로 비나 구름 등의 기상 조건, 주야 조건에 관계없이 지표면에 대한 자료를 효과적으로 획득

광학 영상

레이더 영상

광학 영상

레이더 영상

○ 인터내셔널 차터 활동이 강화되어 국가위상제고에 크게 기여

일본 다네가시마 우주센터 입니다.

2012년 5월 17일 16시 현재 아리랑 3호 위성을 탑재한 미쓰비시중공업 제작 H2A 로켓에 연료주입이 시작됐습니다.

발사는 18일 오전 1시 39분 예정입니다.

다음 사진들은 발사체 조립동에서 발사장으로 이동 중인 H2A 로켓을 순차적으로 담은 것입니다.

먼저 발사장 전경입니다. 여느 발사장과 마찬가지로 해안가에 위치해 있습니다.

발사대 시설물입니다.

이것은 조립동입니다.

발사대로부터 약 1킬로미터 수평으로 떨어져 있습니다.
(조립동과 발사대를 한 번에 찍은 사진이 사라졌습니다. ^^;)

조립동에서 발사체가 수직 상태로 천천히, 그러나 생각보다는 빠르게 조립동을 빠져나오는 모습입니다.

조립동에서 발사장 사이의 탁 트인 곳까지 이동한 H2A로켓입니다.

발사대에 거의 도착한 로켓입니다.

로켓 이동 장면을 촬영 중인 취재진.
우리나라 기자는 9명, 나머지는 일본 언론 입니다.

이것은 보너스, NASDA 시절 조립동입니다.

저 안에서 조립을 마치면, 건물이 움직여서 빠져나가고 로켓은 그자리에 남아 발사되는 방식입니다.

사용을 오래도록 안해 녹이 많습니다.

아리랑 위성 프로젝트는 한국항공우주연구원이 대한민국의 본격적인 상용위성 시대를 열기 위해 전개하고 있는 다목적 실용위성 시리즈입니다.

1999년부터 발사된 아리랑 위성은 그동안 진화에 진화를 거듭하며 우리에게 막강한 지구관측 능력을 안겨주고 있습니다. 

저궤도 실용 관측위성인 다목적 실용위성은 1999년 1호 발사를 기점으로 현재 1m 급 해상도의 다목적실용위성 2호를 궤도상에서 운영 중이며, 또 발사 순서대로 아리랑 5호, 3호, 3A호를 개발 중입니다.

6.6m급 해상도의 아리랑1호에서 시작된 영상촬영 능력은 아리랑 2호이 1호보다 무려 40여 배 향상된 1m급으로 발전했습니다.

또 2012년 발사 예정인 ‘아리랑 3호'에는 이보다도 진일보한 해상도 70㎝급의 광학카메라가 탑재됩니다.

광학 탐지 뿐만 아니라 올해 발사 예정인 ‘아리랑 5호'는 구름이 있거나 야간에도 촬영이 가능한 전천후 관측 영상레이더를 장착하고 있습니다.

아리랑 5호가 궤도에 오르면 우리나라는 전천후 레이더 영상을 확보해 광학영상과 상호 보완적으로 지형·지리정보, 원격탐사, 정밀관측 등 국내외 수요 영상활용 및 고부가가치를 창출할 수 있게 됩니다.

또 개발 중인 ‘아리랑 3A호'에는 적외선 영상정보를 획득할 수 있는 PAN/MS/IR 카메라가 탑재됩니다.

이에 따라 우리나라는 고성능 광학, 레이더, 적외선카메라의 라인업을 갖춰, 주·야간은 물론 기상 상태 등에 관계 없이 지표면을 관측할 수 있는 나라가 될 것입니다.


◆아리랑 1호(무게 470kg, 685㎞ 저궤도)
 

◆아리랑 3호(제작중, 무게 1000kg 내외, 685㎞ 태양동기궤도)