해양의 이해 과제IV: 우리본인라의 인공위성

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한국성 1호를 시작으로 수많은 인공위성을 국내도 해외 발사체를 발사했고, 최근에도 우주 개척을 위해 많은 개발 및 연구를 하고 있어 새로운 인공위성 발사를 의도하고 있다. 인공위성은 사용 목적에 따라 (초)소형과학위성, 지구관측위성, 통신위성, 기상관측위성, GPS위성, 특수목적위성, 정찰위성 등 다양하게 나뉜다.우리사실라의 경우 소형과학위성, 지구관측위성, 기상관측위성은 자체 기술로 개발되고 있지만 통신위성과 GPS, 정찰위성 등은 예산이나 기술적 사건으로 다른 나라 기술에 의존하고 있는 상황이다. 그 중 몇 개의 인공위성에 대해 정리하면 다음과 같다.1. 우리별 1호(KITSAT-1): 1992년 8월 11일 ~ 1992년 8월 11일에 발사된 한국 최초의 인공위성. KAIST와 영국 Surrey 대학 간의 협력으로 개발됐다. 지구표면촬영, 음성 및 화상정보의 교신, 우주방사선의 측정 등 이 임무를 수행하였다. 지구를 촬영한 사진에서 보듯 매우 낮은 수준의 해상도를 보여준다. 남미 키아재신 우주센터에서 발사돼 아리안 4 로켓에 실려 발사됐다. 공식 수명은 5년이었지만 무종료 후 7년간 더 동작해 2004년 스토리II의 교신이 끊겼다.2. 우리별 2호(KITSAT-2): 1993년 9월 26일 ~ 1993년 9월 26일에 발사된 한국 최초의 국내 제작 인공위성. 우리별2호는 키아재신 우주센터에서 아리안4 로켓에 실려 발사됐다. 우리별 1호와 사양이 유사해 국내 개발이라는 점에서 큰 의의가 있다. 우리별 1호 운영에서 자신의 부족한 점을 보완하여 부분품을 국산화하여 사용하였다. 그리하여 이 다무설정, 설계 및 제작, 환경시험을 국내에서 실시했다. 우리 별 1호와 마찬가지로 지구관측, 우주플라스마 측정 등 이 임무를 수행했다. 아래 사진에 자신 있게 탑재된 카메라로 충남 태안반도를 촬영했다.3. 무궁화 1호(KOREA SAT-1): 1995년 8월 5일 무궁화 1호는 우리자 신라 최초의 방송통신위성으로 1995년 8월 5일 미국의 케이프 케나히벨랄 발사장에서 델타 로켓에 의해 발사되어 적도 상공 3,600km의 원궤도(일명 정지궤도)에 진입하여 동경 116km에 위치하고 있다. 무궁화 1호에는 12개의 통신용 중계기와 3개의 방송 중계기가 있다. 현재 KBS-위성1, 위성2와 위성교육방송은 무궁화위성을 이용한 직접 위성방송이다. 무궁화위성을 이용한 위성방송은 방송국에서 프로그램을 만들어 용인의 관제소를 통해 무궁화 1호 위성으로 보내지고 무궁화 위성에서는 이를 증폭해 땅으로 보낸다.실제로 지상에서는 무궁화호의 접시형 안테나기와 수신기를 통해 전파를 받아 TV로 보는 것이다. 이런 위성방송은 접시의 내용과 수신기만 있으면 난시청 지면 전국 어디에서 자신의 TV 방송을 수신할 수 있는 장점이 있다.4. 무궁화 2호(KOREA SAT-2): 1996년 1월 14일 무궁화 2호는 1996년 1월 1일에 발사됨에 따라 우주통신센터와 우주방송국의 역할과 화력방의·위성 비디오 중계·초고속 데이터 전송 등 최초의 방송통신 서비스를 제공하고 있다. 무궁화 2호 위성은 당초 무궁화 1호의 예비위성으로 의도된 이 1호 위성의 수명 단축에 주 위성 역할을 하고 있는 5. 우리별 3호(KITSAT-3): 1999년 5월 26일1999년 5월 26일에 발사된 첫 독자 설계 위성이다. 기존 우리별 1, 2호에 비해 성능이 상당히 향상돼 세계시장의 동급 소형위성과 비교해도 손색이 없을 정도로 평가됐다. 3축 자세제어 시스템이 탑재되어 해상도 13m의 지구관측 탑재체로 지구를 관측했다. 또 태양 활동에 따른 우주 환경의 변천을 관측해, 이미 해입자의 검출 및 전자 온도 측정이 임무를 수행했다. 특히 이런 핵심기술을 우리가 개발하고 검증했다는 데 중요한 의의가 있다. 우리별3호는 인도의 PSLV-C-2 발사체에 실려 발사돼 약 3년 7개월간 운영됐다. 개발에는 약 80억 원이 들었다.6. 무궁화 3호(KOREA SAT-3): 1999년 9월 5일 무궁화 3호 위성은 1999년 9월 5일에 발사된 위성이다. 2000년 수명이 다한 무궁화 1호를 대신해 역할을 하고 있다. 무궁화 3호는 발사질량 2,800kg, 길이 19.2m의 대형 위성으로 수명은 15년이다. 한반도에 대힌민국이 된 무궁화 1·2호와 달리 가변빔 안테나를 이용, 서비스를 동남아 땅까지 확대할 수 있다. 미국 록히드마틴사에서 제작됐으며 발사체는 아리안Q 로켓을 이용했다.7. 아리랑 1호(KOMP SAT-1): 1999년 12월 21일 아리랑 1호는 한국이 발사한 최초의 실용 인공위성이다. 1999년 12월 21일에 미국 캘리포니아주에서 발사되었다. 685km 상공을 운항하며 공전 주기는 98분이다. 위성 본체는 KARI로 만들어졌다. 발사 목적은 한반도 주변 지도 제작과 해양, 우주 관측 등이다. 2007년 12월 29일부터 이담의 수행이 정지되었고, 2008년 2월 20일로 이담을 공식 종료하였다.8. 과학기술위성 1호(STSAT-1): 2003년 9월 27일~2003년 9월 27일 러시아의 플레세츠크 발사장에서 Cosmos 발사체에 실려 발사되었다. 초기에는 위성과 교신이 되지 않아 궤도 진입에 실패하는 듯했으나 11차례의 교신 끝에 위성신호를 받았다. 국내 최초로 천체우주관측이 임무를 수행하는 위성으로 대빈민국항공우주연구원이 사업을 총괄하고 KAIST 인공위성연구센터에서 본체 및 주탑재체를 개발했다. 또한 대빈민국천문연구원, 미국 UC버클리대학, 남호주대학이 공동으로 참여했다. 주 탑재체인 원자외선 우주망원경으로 광범위한 지면에서 생성하는 원자외선 방출 영상과 스펙트럼을 동시에 관측하고 이를 이용해 은하에 분포하는 고온가스의 거시적인 공간 분포 변천 탐사 관측을 세계 최초로 실시했다. 2006년 5월, 이 댐을 종료하고 다음 연구용으로 전환하여 운용한 후에 폐기되었다. 아래 사진은 과학기술위성 1호와 사양, FIMS에서 관측한 은하의 원자외선 배경방사 변천지도를 보여준다. 9.한별(MBSat) : 2004년 3월 13일 한별(MBSAT)은 대빈민국과 Japan의 휴대용 기기에 TV, 라디오 등의 프로그램을 전송하기 위해 만든 세계 최초의 정지궤도 통신위성으로, 예상수명은 12년 정도이다. 한별 위성의 가장 큰 특징은 지름 12m의 거대한 접시 안테나. 이 접시의 안테나기는 그때 위성에 탑재된 안테나 중 가장 큰 쿠볼서다. 이 크기는 위성에서 보내온 전파를 지상+의 소형 휴대용 통신기기에서 수신하기 위해 위성에서 매우 강한 전파를 발사하기 위해서였다.10. 아리랑 2호 (KOMPSAT-2) : 2006년 7월 28일 오하마민국이 개발한 인공위성으로 고해상도 카메라를 탑재했다. 2015년 9월부로 이 댐이 종료되었다. 고해상도 카메라(Multi-Spectral Camera; MSC), 별 추적기(startracker), S밴드 및 X밴드 안테나기 등을 탑재했으며 무게 800醫, 수명 3년으로 설계됐다. 의도된 수명이 지날 때마다 다무를 연장해 총 9년간 이 다무를 수행했다.11. 무궁화 5호(KOREA SAT-5): 2006년 8월 22일 무궁화 5호는 KT가 개발한 정지궤도 통신위성이다. 대한민국 최초의 민군 겸용 통신위성이다. 무궁화 5호는 2006년 8월 22일 하와이제도 남쪽 태평양 공해에서 실런치사의 오디세이호 위에서 해상 발사됐다.12. 천리안 (COMS-1) 2010년 6월 27일 ~ 2010년 6월에 발사되어 현재 운용중(설계수명 7년)인 우리 기술로 개발한 최초의 정지궤도 위성이다. 위성 임은 영문 명칭인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite가 의미하는 것처럼 통신해양기상위성이다. 즉, 국한 최초의 해양 관측, 기상 관측, 통신 서비스 이덤을 실시하는 정지궤도 복합 위성으로, 지구의 적도 상공 36,000km 고도와 동경 128.2도에 위치하며, 해양 관측, 기상 관측, 통신 서비스 이덤을 수행한다. 위성 발사에 성공해 국한은 세계 최초의 정지궤도 해양관측위성 보유국이며 미국 중국 Japan 유럽연합(EU) 인도 러시아에 이어 세계 7번째 기상관측위성 보유국이 됐다.13.올레 1호(KOREA SAT-6): 2010년 12월 28일 올레 1호는 무궁화 6호(무궁화 6호)는 KT가 프랑스의 가면레스와 협력해 개발한 위성방송용 위성으로, 2010년 12월 29일에 키아재신 우주센터에서 발사되었다.[1] 기존의 무궁화 3호를 대체했다. 올레 1호는, Ku밴드 FSS(Fixed Satellite Service:통신용) 24기와 Ku밴드 DBS(Direct Broadcasting Serivce:방송용) 6기 합계 30기의 중계기를 탑재해, 고화질(HD), 3 차원(3D)의 고품질 위성방송 서비스를 제공한다. 올레 1호는 위성방송 출력이 기존보다 25% 향상됐을 뿐 아니라 수명도 늘어 자신 15년간 서비스 제공이 가능하다.14. 아리랑 3호 (KOMP SAT-3) : 2012년 5월 18일 한국 고유의 다목적 실용위성이자 순수 한국 기술로 만들어진 최초의 위성으로 세계 4번째 서브미터급 민간 지구관측위성이다. 2012년 5월 18일 발사에 성공했다. 아리랑 3호는 초고해상도 지구관측위성으로 특히 1m 미만의 물체까지 파악할 수 있는 서브미터급 민간 지구관측위성이다. 아리랑 3호는 2012년 5월 18일 오전 1시 39분 Japan 규슈 가고시마 현 다네가시마에서 H2A 로켓에 실려 발사된 뒤 로켓에서 분리돼 궤도 진입에 성공했다. 이어 태양전지판을 넓히면서 본궤도(상공 685km)에 안착해 남극 트롤탄 II국, 노르웨이 스발바르 III국과 각각 교신했다. 이어 대전 대빈민국항공우주연구원(항우연) 위성정보연구센터의 토지개발국과 정상 작동 여부를 확인하는 첫 교신에도 성공했다. 아리랑 3호는 6개월간의 시험운행을 거쳐 4년간 공공안전, 재해재난, 국토자원관리, 환경감시 등 이 임무를 수행했다.15. 자신로과학위성(STSAT-2C) : 2013년 1월 30일자 자신로과학위성의 영문명은 과학기술위성 2호의 연장선처럼 보이지만, 사실은 전혀 다른 위성이다. 자신로호 발사 연속 실패로 기존에 제작한 2기의 과학기술위성 2호를 모두 손상시키는 바람에 자신로호 3차 발사에 쓰일 소형 위성이 급히 필요해졌다. 이를 위해 2년간 개발기간과 20억 원의 예산으로 자체 과학위성이 제작됐다. 자신로과학위성은 자신로호에 실려 2013년 1월 30일 발사된다. 주목적은 위성의 궤도 진입 검증이다. 이를 위해 레이저 반사경 및 S밴드 송신기를 탑재했다. 또 우주 관측 및 기술 검증을 이온층 관측기, 우주 방사선 영향 센서, フェ토초 레이저 발진기, 적외선 센서, 반작용 휠이 탑재됐다. 발사된 자신로 과학위성은 근지점 고도 297.6km, 원지점 고도 1504.6km, 궤도 경사각 80.3km로 요구 정밀도 내에서 목표 궤도에 정확히 투입됐다. 이 다수명은 1년으로 설계됐지만 2014년 9월까지 14개월 동안 운용돼 통신장 자녀로 소실됐다.16. 아리랑 5호(KOMPSAT-5): 2013년 8월 22일, 악천후 자체 야간에도 지구의 물체를 관측하고 촬영할 수 있는 다목적 실용위성으로 2013년 8월 22일에 발사되었다. 아리랑 5호는, 2005년부터 대힌민국 우주 연구원, 대힌민국 우주 산업등이 참가해 개발을 개시해, 2013년 8월 22일에 러시아의 안좌신발사장에서 발사되었다. 2011년 이미 개발이 끝났지만 러시아가 발사 경비를 추가 지급하라고 요구하는 등의 사건으로 발사가 2년째 지연되고 있다.가로 4m, 세로 3.7m, 폭 9.1m, 무게 1.4t의 다목적 실용위성으로 국내 최초로 개발한 영상레이더(SAR)가 탑재돼 있다. SAR는 마이크로파를 지표로 보낸 뒤 반사되는 신호의 시간차 등을 측정해 영상화하는 방식을 사용하는데 이를 통해 대기권 상태에 관계없이 고화질 영상을 얻을 수 있다.아리랑 5호는 550km 상공에서 5년간 하루에 지구를 14바퀴 반(한반도는 1일 2회 관측) 돌며 관측하고 촬영하며 이 영상은 국가안보, 재난재해예측, 기후관측, 자원이용관리 등에 사용된다.17. 과학기술위성 3호(STSAT-3): 2013년 11월 21일, 과학기술위성 3호의 구체적인 사업 목표는 국내 최초의 은하 적외선 영상의 획득, 우주 핵심 기술의 개발 및 우주 검증, 우주 기술의 확산 및 인재육성 등에 있었다. 총사업비는 278.36억 원이 쓰였다. 2003년 11월 21일 러시아의 야스니 발사장에서 드네프르 발사체에 탑재되어 발사되었다. 무게를 줄이기 위해 위성구조체 모드에 복합재 허니컴 패널을 사용했다. 적외선 우주 관측 카메라로 은하의 고온 플라즈마나 우주 배경 방사등을 관측했다. 또 지구의 지표온도 변천을 탐지하기 적외선 카메라를 탑재했다. 우주 핵심기술로 개발된 탑재체는 30Ah급 리튬이온배터리, 소형 전력조절기, 다기능 복합재 구조물, 레온-3 탭재 컴퓨터, 10mN 소형 전기추력기 등 5종이다. 2015년 11월에 이담이 종료되었다.18. 아리랑 3A호(KOMPSAT-3A): 2015년 3월 26일 5+6. 과학기술위성 2호(STSAT-2A, B): 2009년 8월 25일 과학기술위성 2A호가 자신우주센터에서 자신로호에 실려 발사된 자신로호의 페어링 분리 실패로 궤도에 진입하지 못하고 추락했다. 2010년 6월 10일 2B호가 자신로호에 실려 재발사되었으나 자신로호가 1단 비행단계에서 원인불명의 폭발로 추락해 궤도 진입에 실패했다. 이로써 과학기술위성 2호는 2기 전체의 궤도 진입에 실패해 더 이상 제작되지 않게 됐다. 과학기술위성 2호는 지구 및 대기 감시를 라디오미터와 정밀궤도 및 위치 표결 기술을 운용 및 검증하려는 의도였다. 또 고수준의 초단관측장치(복합소재 , Dualhead 별 감지기, CCD 디지털 태양센서, 펄스형 플라스마 추력기, 대용향 X-band 송신기 등)를 내놓는 방안이었지만 아쉽게도 실패했다.19.차세대 소형 위성 1호(NEXT SAT-1): 2018년 12월 4일 미국 반덴버그 공군 발사장에서 SpaceXZ의 Falcon9 로켓에 실려 발사되었다. 차세대 소형위성 사업은 나라 우주사업의 일환으로 연구 개발됐으며 1호기의 경우 메인 댐은 우주폭풍 및 별 탄생풍에 대한 우주과학 연구와 3차원 적층형 대용량 메모리 외 6개의 우주핵심기술 검증이다. 소형화나 표준화를 기초로 설계·제작된 본체와 2개의 우주 과학 탑재체, 7개의 우주 핵심 기술 검증 탑재체로 구성되어 있다. 우주과학 탑재체인 우주방사선 및 플라스마 측정기로 위성 오작동 원인 규명 및 GPS 위성 신호의 잡음 원인을 규명하고, 적외선 영상 분광기로 은하의 바람 및 별 탄생을 규명하는 연구를 수행하게 된다. 우주 환경의 검증을 탑재체로서는 3 차원 적층형 메모리, S대역 디지털 송수신기, 과학형 자이로, 반작용 휠, 고속&고정밀 별도 추적기, 차세대 우주용 고속 처리 장치, 표준형 탑재 컴퓨터가 있다. 차세대 소형 위성 1호는 고도 575km, 경사각 98도의 태양 동기 궤도를 가진다. 이 다수명은 2년이며 2019년 12월 현재 정상으로 기능하고 있다.20. 차세대 소형위성 2호(NEXT SAT-2): 2022년 발사방안인 KAIST 인공위성연구소를 주관연구기관으로 하여 2017년 3월부터 개발에 착수하여 2021년까지 완료할 의도이다. 발사는 2022년 발사될 누리호에 탑재될 가능성이 높다. 다만 이 경우는 2021년 방안된 두 차례의 누리호가 발사됐을 때 가능하다. 예산은 발사비용을 포함하여 297억원이며 탑재체는 X-band 영상레이더(SAR)를 포함한 우주기술 검증 및 과학댐(PCM [상변환물질]열제어장치, 저궤도 위성용 GPS(글로벌 위치서비스) 갈릴레오 복합수신기, 인공위성용 태양전지 배열기 인증모델, X-대역 120W급 반도체 전력증폭기(SSPA) 등 4개 기술)를 장치가 탑재된다. X-band 영상레이더는 밤낮없이 자체 악천후에도 영향을 받지 않고 지면을 관측할 수 있으며 재해재난, 국토, 해양관리 등에 활용 가능하다. 해당 X-band 영상 레이더는 최대 24km의 관측폭을 가지며 해상도는 5m로 의도하고 있다. 무게는 150kg으로 500km600km의 저궤도(태양동기궤도)로 운영된다. 이 다수명은 2년에 500W의 전력을 공급한다.​

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