다목적실용위성 아리랑 3호, 오는 5월 18일 발사 예정!!
- 70cm급 고해상도 전자광학 카메라 탑재, 정밀 지상관측 가능 -

다목적실용위성 시리즈 중 하나인 아리랑 3호가 발사를 위한 준비를 정상적으로 완료하고 오는 5월 18일 새벽 1시 39분 경 일본 가고시마현 다네가시마 발사장에서 발사될 예정입니다.

아리랑 3호는?
아리랑 3호는 향후 4년간 685km 상공에서 해상도 70cm급의 고해상도 전자광학 카메라를 사용하여 정밀 지상관측 임무를 수행할 국내 최초의 서브미터급 해상도 지구관측위성입니다. ‘서브미터급’이란 해상도 1m 이하의 위성을 의미하는데요, 현재 미국, 유럽 등을 중심으로 세계 상용위성영상 시장을 주도하고 있습니다. 아리랑 3호가 정상적으로 작동하면 우리나라는 세계에서 네 번째로 서브미터급 지구관측위성을 보유한 국가가 되는 것입니다.

아리랑 3호 형상

그간 정부에서는 독자적인 위성개발능력을 확보하고 위성산업을 국가 전략산업으로 육성하고자 ‘우주개발진흥기본계획’에 따라 다목적실용위성, 과학기술소형위성, 정지궤도위성 등 다양한 위성을 지속적으로 개발하여 왔는데요, ‘99년도에는 국내최초 지구관측 실용위성인 아리랑 1호(해상도 6.6m, 개발비용 2,242억원)를 발사하였고, ’06년도에는 해상도 1m급의 아리랑 2호(개발비용 2,633억원)를 발사하였습니다. 그리고 ’10년도에는 국내최초 정지궤도위성인 천리안을 발사하여 기상정보 수혜국에서 제공국으로 국가위상을 제고하기도 했습니다.

또한, 이번에 발사되는 아리랑 3호 이외에도 아리랑 5호(레이더영상), 아리랑 3A호(적외선채널 포함), 아리랑 6호(레이더영상) 등 실용급 관측위성 기술 자립화를 위한 후속위성 시리즈들이 개발 중에 있으며, 천리안 위성의 후속으로 기상ㆍ해양ㆍ환경 관측용 정지궤도복합위성 개발에 착수하였습니다.

아리랑3호 위성 장착이 완료된 발사체 상/하단페어링 조립작업(’12.5.3)

아리랑 3호는 지난 3월 16일, 발사준비를 위해 일본 다네가시마 발사장에 도착한 이후, 동승위성인 일본우주항공연구개발기구(JAXA)의 GCOM-W1위성 등과 함께 기능점검, 연료주입, 발사체와의 접속시험 및 페어링 내 탑재를 정상적으로 완료하였습니다.

아리랑 3호가 정상적으로 발사돼 궤도에 진입하면 약 3개월간 위성체 및 탑재체의 기능시험 등 시험운영을 거치게 되며, 오는 9월부터는 본격적으로 공공안전, 재해재난, 국토ㆍ자원관리, 환경감시 등에 활용될 고해상도 지구관측 위성영상 서비스를 제공하게 됩니다. 무엇보다도 아리랑 3호는 기존 위성들과 대비할 때 기동성능이 현저히 향상되어 능동적으로 원하는 지역의 영상을 확보할 수 있는 장점이 있어 현재 운영 중인 ‘아리랑 2호’ 및 금년 하반기 발사 예정인 레이더위성 ‘아리랑 5호’와 상호보완적으로 사용되어 영상정보의 확보와 활용 측면에서 상당한 시너지 효과를 낼 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

H-2A발사체 하단 페어링에 장착된 아리랑 3호의 모습(’12.05.01)

한편, 이번 아리랑 3호 개발사업은 고해상도 전자광학카메라를 이용하여 지구를 정밀관측하는 실용위성 개발을 목표로 교육과학기술부, 지식경제부, 기획재정부 등 범부처 협력을 통해 2004년 8월부터 추진한 것으로, 총 2,826억원의 사업비가 투입되었으며 한국항공우주연구원의 주관 하에 대한항공, 한국항공우주산업, 두원중공업, 한화, AP우주항공, 세트렉아이 등 다수의 국내기업이 개발에 참여했습니다.

자료 및 사진 | 교육과학기술부 보도자료 및 한국항공우주연구원 제공

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                한국항공우주연구원(KARI)의 아리랑5호, 아리랑3호를 만나다

한국항공우주연구원(KARI)은 대한민국의 항공우주 전문 연구기관으로, 짧은 역사에 비해 항공우주기술에 있어 단기간에 많은 성장과 발전을 해왔습니다.

이번에는 그 중에서도 가장 최신 기술이 집약되어 발사대기 중인 아리랑 5호와 아리랑 3호를 만나러 떠나볼까합니다!

한국항공우주연구원

하지만 그전에 앞서! 먼저 인공위성의 분류부터 알아볼까요?

인공위성은 크게 방송을 목적으로 한 방송위성, 통신을 목적으로 한 통신위성, 기상 관측을 목적으로 하는 기상위성, 군사 방위를 목적으로 한 군사위성 및 아마추어 무선용 인공위성인 AMSAT이 있습니다.

이 중 우리나라가 보유하고 있는 인공위성들의 종류 및 목적, 그리고 개발 및 소유기관을 나열해 보면, 아래와 같이 정리할 수 있습니다.

<우리나라가 보유하고 있는 인공위성>
- 우리별(KITSAT) : 과학 실험 위성 – KAIST(한국과학기술원)
- 과학기술위성(STSAT) : 과학 실험 위성 – KAIST(한국과학기술원)
- 무궁화(KOREASAT) : 상용 방송 통신 위성 – KT
- 아리랑(KOMSAT) : 다목적 실용 위성 – KARI(한국항공우주연구원)
- 천리안(COMS) : 기상 관측 위성 – KARI(한국항공우주연구원)
- 한누리(HAUSAT) : 교육용 초소형 위성 – KAU(한국항공대학교)
- 한별(MBSAT) : 민간 위성 (DMB용) - 한국 SKT & 일본 MBCo 공동소유 

이 중에서 오늘은 다목적 실용위성인 아리랑 위성에 대해 알아보도록 합시다.

인공위성의 관측의 방법에 따라 분류하면 광학 위성, 레이더 위성, 적외선 위성으로 나눌 수 있습니다.

 * 광학 위성 : 광학 즉, 인간의 눈으로 관측 가능한 가시광선 파장의 빛을 흡수하여 탑재된 광학렌즈를 통해 관측한다. 즉 대형 카메라 라고 보면 된다.
* 레이더 위성 : 전파 (microwave)를 사용하는 위성으로 날씨와 상관없이 탐지가 가능하다. 발사한 전파가 되돌아오는 미세한 시간차를 이용하여 합성해 지형도를 작성하는 방식이다.
* 적외선 위성 : 열추적이 가능한 적외선 파장의 빛을 사용하여 열감지를 하는 위성이다.

이 중에 오늘 살펴볼 아리랑 3호는 ‘광학 위성’에 속하며, 아리랑 5호는 ‘레이더 위성’ 에 속하게 됩니다.

국가마다 주력으로 삼는 위성의 분야는 다릅니다. 우리나라의 경우, 아직까지는 광학 위성 중심의 레이더 위성으로 점차 입지를 넓혀가고 있는 추세지만, 항공우주산업분야의 후발주자로서는 위성분야에서도 괄목할 만한 성과를 이룩해내고 있습니다.   


기자단 일행은 아리랑 위성을 만나러 가기 전에 각종 정전기와 미세먼지 차단을 위하여 특수 제작된 옷을 입고, 클린룸을 통과하고 나서야 아리랑 5호와 만날 수 있었습니다.

발사를 기다리며 각종 점검 및 테스트를 수행중인 아리랑 5호

여기서, 간단히 아리랑 5호에 대하여 살펴봅시다. 이전의 아리랑 1호, 2호와는 달리 SAR(영상레이더)가 탑재되어 있어, 날씨와 밤낮에 상관없이 전천후 지구관측이 가능합니다. 대부분의 기술 및 장비 국산화가 이루어져 있지만, 광학 위성이 아닌 첫 레이더 위성이다 보니 SAR 제작기술이 국내에 확보되어있지 않아서 공동개발사인 유럽의 위성개발업체 ‘탈레스 알레니아 스페이스 이탈리아(TASI)’와 공동개발 했습니다.

또한 SAR 레이더Synthetic Aperture Rader 의 약자로, ‘합성개구레이더’라는 우리말로 번역됩니다. 군용 목적으로 주로 사용되지만, 최근에 정찰기 및 인공위성의 민간 분야로도 확대되고 있으며, 한국에서는 국방과학연구소(ADD)를 통하여 한국형 SAR을 독자 개발한 이력을 갖고 있습니다. 이러한 SAR의 원리는 기본적으로 짧고 강한 전파를 쏘아 그 반사파가 레이더 안테나에 들어오는 시간을 측정하여 2차원 영상을 구성하는 것입니다. 이때 해상도를 높이기 위해서는 전자 빔이 가늘고 예리해야 하는데요, - 주파수는 높고 파장은 짧아야 한다.- 이러한 반사파를 잘 흡수하기 위해 예리한 방향성을 가진, 오목거울과 닮은 포물면 안테나 (parabolic antena)를 사용하게 됩니다.

아리랑 5호는 ‘태양동기궤도(SSO : Sun-synchronous orbit)’를 도는 인공위성으로, 위성이 매번 궤도 회전을 할 때마다 동일한 시각(local time)에 근점을 통과하게 됩니다. 약 1400kg의 중량을 가지고 있지만, 현재 경량화 작업이 진행 중이며, 1m 해상도*의 SAR 레이더를 탑재하고 있습니다.
(* 1m급 해상도는 지표면의 1m x 1m의 물체 까지 식별 가능하다는 의미.) 

아리랑 5호 앞에서 기자단의 단체 사진

다음으로, 아리랑 3호를 만나러 가 봅시다.

아리랑 3호를 설명 해 주신 연구원

먼저 우리를 맞이한 것은 파란색의 신기하게 생긴 방의 모습이었습니다. 뾰족하게 생긴 파란 물체로 뒤덮인 이 방은 약간 무섭고 음산하기조차 했는데요, 이는 언에코(Unecho) 방으로, 음향의 방음과 무반향 방을 위해 설치했다고 합니다.
RF(radio frequency)를 흡수하여 무반향 공간을 만들기 위한 목적이 더 크다고 할 수 있는데요, 자세히 살펴보니 실제로 상대적으로 더 뾰족한 부분이 있었고, 더 뭉툭한 부분도 존재하고 있었습니다. 뾰족한 부분은 진동수(f)가 큰 RF를 흡수하며, 더 뭉툭한 부분은 진동수가 작은 RF를 흡수하여 결과적으로 방을 무반향으로 만들어 주게 됩니다. 이 물체의 재질은 탄소(C) 가 코팅된 방사성 재질이라고 하네요. 이곳의 원리들을 보며 인공위성에 사용된 각종 최첨단 부품들이 예상보다 훨씬 더 민감하다는 사실을 알 수 있었습니다.

 

 

 




이제 본격적으로 아리랑 3호에 대하여 알아볼까요?

아리랑 3호는 관측용도의 위성으로, 광학 위성입니다. 현재 임무를 수행중인 아리랑 2호에 비하여 향상된 광학 해상도를 가지고 있는데, 흑백의 경우에는 광학 해상도가 70cm, 칼라의 경우에는 2.4m 에 이릅니다. 광학 위성은 쉽게 말해 렌즈의 크기가 어마어마하게 큰 카메라를 탑재한 인공위성을 말합니다. 이는 마치 렌즈 혹은 사람의 눈으로 관찰하는 것과 유사하여, 빛이 적은 밤중이나 기상상태가 좋지 않을 경우에는 관측이 어렵습니다. 아리랑 3호의 궤도는 앞선 아리랑 5호와 같은 태양동기궤도(SSO)입니다.

언에코(Unecho)방 안의 아리랑 3호

이로써 아리랑 5호와 3호에 대하여 살펴보았습니다. 현재 두 위성 모두 막바지 여러 가지 테스트 중이라고 하니, 앞으로 우주에서의 활약 기대 해 보도록 하겠습니다. 연구원에 관련해서는 한국항공우주연구원 홈페이지 (http://www.kari.re.kr/)를 참조하시면 됩니다.

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 박 헌 준
사진 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 최형일, 하상윤

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우리 생활 속 과학이야기

 

                              하늘로 띄운 꿈, 우주에서 찾는 미래!
                                  한국항공우주연구원을 다녀오다.

 지난 10월 13일 국가과학기술위원회 기자단이 대전역에 모였습니다. 대전역에서 차를 타고 얼마 후 도착한 곳은, 바로 '항공우주연구원'입니다. 넓은 대지에 노오란 은행나무들이 가득해 연구원은 마치 넓은 정원 같았습니다. 도착하자마자 홍보실 노형일 행정원과 만나 점심식사를 하고 간단하게 간식을 먹으며 항우연이 어떤 일을 하는 곳인지 설명을 들었습니다.

한국항공우주연구원 KARI

아리랑 3호

아리랑 3호

항우연은 1989년 설립된 대한민국의 항공우주 전문 연구기관입니다. 우리나라 최고 인재들이 모여 첨단항공기, 인공위성, 우주로켓 등 항공우주과학기술을 연구 개발하고 있습니다.

연구기관으로 설립된 이래 다목적실용위성 개발을 위시한 선진국수준의 위성기술 확보, 나로우주센터 건립과 국내 첫 우주발사체인 나로호 개발, 그리고 한국형 헬기사업과 스마트 무인기 사업까지~! 짧은 역사에 비해 적지 않은 성과를 이루고 있답니다.

 

 

 

 

 

미국 TRW사와 협력해 본격적으로 실용위성을 시대를 연 1999년 ‘다목적실용위성 아리랑1호',  우리나라가 주도적으로 개발한 인공위성 ‘다목적실용위성 아리랑 2호’, 그리고 앞으로 발사 예정인 ‘아리랑 5호’와 ‘아리랑3호’까지, 아마 익히 들으셨으리라 생각됩니다.

이것 외에도 우리나라 인공위성의 역사인 ‘우리별1호’와 민간분야의 첫 상용위성‘무궁화위성1호’ 소형과학실험위성인 ‘과학기술위성1호’까지~ 와! 위성의 종류가 참 많은데요. 이번 국가과학기술위원회 기자단의 견학에는 ‘아리랑 3호’와 ‘아리랑5호’에 집중했답니다! 

 우선 항우연 연구원 안에 전시된 모형들부터 살펴보았습니다. 가장 먼저 모습을 드러낸 건, ‘스마트 무인기’군요. 조종사가 타지 않은 이 무인기는 앞으로 재난재해 지역 같은 위험한 곳에서 안전하게 임무를 수행하게 되는데요. 국토의 70% 정도가 산인 우리나라에서는 특히 쓸모가 많을 것이라고 합니다. 1000억 정도의 예산이 쓰인 이 스마트 무인기는 내년에 완성된다고 하네요.

스마트 무인기

스마트 무인기를 살펴보는 기자단

이번에는 여러 가지 위성입니다. 인공위성의 종류에는 지구관측위성, 항법위성, 기상위성, 과학위성, 통신위성이 있는데요. 지금 우주에는 우리나라의 아리랑위성 2호와 천리안위성이 지구를 돌면서 원격탐사와 기상관측을 하고 있습니다. 그 덕분에 우리가 더욱더 편리하고 안락한 생활을 할 수 있는 거겠죠? 우리나라는 앞으로도 아리랑 위성 5호와 3호를 쏘아 올려 더 많은 정보와 혜택을 얻게 될 것입니다.

우리 인공위성을 설명하는 노형일 행정원

자, 그럼 우리 함께 아리랑 위성 5호와 3호를 보러 가볼까요?

잠깐, 아리랑 5호를 보러 들어가기 위해 우리 모두 하얀 옷(?)을 입고 밀폐된 공간에서 바람 같을 것을 쐬었는데요, 바로 전자파를 차단하고 먼지를 털어내기 위해서라고 합니다. 이런 과정을 거쳐, 드디어 아직 공개되지 않은 아리랑 5호를 우리 기자단이 눈앞에서 직접 보게 되었습니다! 아리랑 5호의 웅장함 앞에서 우리들은 귀를 쫑긋 세우고 김진희 다목적실용위성5호 체계팀장의 설명을 듣기 시작했습니다. 아리랑 5호는 영상레이더(SAR)를 달아 밤과 낮, 기상상태 등에 아무 관계없이 전천후로 영상을 얻을 수 있는 위성으로, 이전의 아리랑 2호와 3호가 밝고 맑은 날에만 사진을 찍을 수 있었다면 이 5호는 원하는 때에 지상의 영상을 얻을 수 있는 능력을 가진 위성이랍니다.

아리랑 5호

김진희 다목적실용위성5호 체계팀장

이번엔 아리랑 3호입니다. 헛~! 이 뾰족하게 생긴 것은 무엇일까요? 바로 ‘언에코’라는 건데요. 탄소 코팅되어서 모든 걸 반사하지 않고 흡수한다고 합니다. 아리랑 3호는 2호보다 사진촬영 능력이 높아진, 해상도 70cm급의 고해상도 관측 위성입니다. 이 위성으로 지상의 자전거 정도까지 확인할 수 있다고 하는데요, 지금은 전자파 시험을 하며 위성이 잘 작동하는지와 우주에서 노출되었을 때의 상황을 실험하고 있다고 하네요.




 

벽에 뾰족뾰족 붙어있는 '언에코'


 이렇게 아리랑 5호와 3호를 신나게 구경한 후 위성종합관제실로 발걸음을 옮겼습니다. 관제실 안에서는 실시간으로 영상이 바뀌면서 여러 명의 연구원들이 모니터링을 하고 있었습니다. 백현철 선임연구원의 말씀에 따르면 다목적 실용위성이 한반도 지도제작을 위한 촬영을 100% 완료했고, 또한 국토 모니터링과, 대기와 해양 감시, 재해감시, 북한영상 및 세계주요 도시 영상에 대한 다량의 데이터도 구축했다고 합니다. 이와 같은 위성영상자료들이 앞으로의 연구업무의 중심역할을 수행할 테니, 그 중심축에 자리한 이 위성종합관제실의 역할이 무엇보다 크다는 생각이 들었습니다.

자, 이렇게 항우연 견학을 모두 마쳤습니다. 평소에는 접해보지 못했던 많은 정보를 한꺼번에 보고 들어서인지 다들 머릿속에 과부하가 오기 시작했답니다. 하지만, 항우연이라는 곳에 대해서 속 깊이 들여다 볼 수 있는 좋은 기회였던 것 같습니다.

경험만큼 값비싼 지식과 지혜는 없다고 하죠! 항우연에서 보고 배운 것들을 다른 친구들에게도 알려 우리나라 항공우주연구에 관심이 많아졌으면 하는 바람입니다.

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 조선율
사진 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 최형일, 하상윤

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