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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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