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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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