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오현수    우리나라 인공위성의 역사 2013/01/31


우리나라 인공위성의 문을 연 우리별

1992년 8월 11일, 남미의 기아나 쿠루 우주센터에서 대한민국 최초의 인공위성인 우리별 1호(KITSAT 1)가 발사되었다. 우리별 1호는 한국과학기술원(KAIST)의 위성연구센터가 영국 서리(Surrey) 대학의 기술을 전수받아 만든 무게 42kg, 크기 50×50×80cm3의 소형 인공위성으로, 서리 대학의 위성 본체가 사용되었다. 아리안 로켓에 실려 쏘아 올려져 1,300km 상공의 태양동기궤도를 돌기 시작한 우리별 1호로 인해 우리나라는 세계에서 22번째의 인공위성 보유국이 되었다.

그로부터 1년 후인 1993년에는 우리별 2호(KITSAT 2)가 발사되었다. 우리별 2호는 국내 연구진이 개발한 무게 약 48kg의 소형 위성으로, 겉으로는 우리별 1호와 비슷했지만 설계와 조립을 국내에서 해냈다는 차이가 있었다. 우리별 1호는 국내 기술과 부품이 전혀 들어있지 않다는 비판을 받았지만, 우리별 2호에서는 일부 부품을 국산화하는데 성공했다. 우리별 2호에는 국산 컬러 광검출 소자를 채용한 지구관측 카메라와 저에너지 검출기, 적외선 감지기 시험장치, 고속변복조 실험장치, 소형위성용 차세대 컴퓨터 등이 탑재되었다. 자세 제어 방식으로는 스핀 안정화 방식을 택했다.

우리별 3호(KITSAT 3)의 발사는 그로부터 5년이 훌쩍 지난 후에야 이루어졌다. 그 사이 실용적인 통신위성인 무궁화 위성 1호와 2호의 발사가 이루어지면서 소형 위성에 대한 예산이 끊어졌기 때문이다. 그러나 우주개발 중장기 기본계획이 수립되고 항공우주연구소의 기술 지원을 받으면서 우리별 3호는 1호 및 2호와는 전혀 다른 모습을 갖추어나갈 수 있었다. 우리나라의 고유한 설계로 이루어진 우리별 3호의 무게는 100kg으로, 양쪽에 하나씩 두 개의 태양전지판을 전개하는 형태를 갖췄다. 자세제어 방식으로는 3축 안정화 방식을 택했다. 다채널 지구관측 카메라와 에너지 검출기, 전자온도측정장치, 정밀자기장 측정기 등이 탑재된 우리별 3호는 1999년 5월 26일, 인도 남동부의 샤르 기지에서 인도의 PLSV 로켓에 실려 발사되었다.

1992년에 발사된 우리별 1호의 공식 수명은 5년이었지만, 우리별 1호는 2004년 말에 교신을 마쳤다. 예정보다 7년이나 더 작동한 것이다. 1993년에 발사된 우리별 2호는 2002년 6월까지 교신했는데, 이는 공식 수명을 4년 넘긴 것이다. 그러나 1999년에 발사된 우리별 3호는 자세제어에 연료를 많이 사용했기 때문에 3년 만에 수명을 다했다.

인공위성 우리별 시리즈는 과학기술위성 시리즈로 이어지고 있다. 우리별 4호에 해당하는 과학기술위성 1호(STSAT 1)는 천문 관측 및 우주 환경 관측을 목적으로 개발되었다. 이를 위해 원자외선 분광기와 우주물리 탑재체 등이 탑재되었다. 과학기술위성 1호는 2003년 9월 27일에 러시아 플레세츠크 발사장에서 코스모스 발사체에 실려 성공적으로 발사되었다. 과학기술위성 2호(STSAT 2)는 2009년 8월 25일에 한국의 첫 우주발사체인 나로호에 실려 발사되었으나 정상궤도 진입에 실패하고 말았다.

상용통신위성인 무궁화

상용통신위성인 무궁화 위성 시리즈는 우리나라에 스카이라이프로 불리는 위성방송의 시대를 열었다. 그 첫 번째 위성인 무궁화 1호(KOREASAT-1)는 1995년 8월 5일에 미국 플로리다 주 케이프커내버럴 공군기지에서 발사되었다.

무궁화 1호는 발사 후 9개의 보조 로켓 가운데 하나가 제대로 분리되지 않아 정상궤도 진입을 위한 타원형 천이궤도에 이르지 못하는 사태를 맞았다. 결국 자체 연료를 이용해 궤도 진입에 성공하였지만, 그 때문에 10년으로 잡았던 인공위성의 수명이 4년 4개월로 줄어들고 말았다. 그래서 무궁화 2호와 3호의 개발을 서두르게 되었다.

1996년 1월 14일에는 무궁화 2호(KOREASAT-2)가, 1999년 9월 5일에는 무궁화 3호(KOREASAT-3)가 발사되었다. 무궁화 2호는 수명이 단축된 무궁화 1호를 보조하는 위성이었으며, 무궁화 3호는 무궁화 1호를 대체하기 위한 위성이었다. 무궁화 3호는 무게 2,800kg, 길이 19.2m에 달하는 대형 위성으로, 남미 기아나의 쿠르 우주센터에서 발사되었다. 무궁화 3호는 1, 2호와는 달리 4개의 구동 안테나가 설치되어 있었기 때문에, 한반도뿐 아니라 동남아 지역까지 서비스 지역을 확장할 수 있었다.

이후에 발사된 무궁화 위성은 4호가 아니라 5호다. 엄청난 금액이 투자된 인공위성의 발사가 기상 조건 등 외부 조건에도 영향을 받기 때문에, 모든 부정적인 요소를 피하기 위해 죽을 ‘사(死)’자와 발음이 같은 숫자인 ‘4’를 피했다는 뒷얘기가 있다. 첨단 과학기술이 모두 동원된 인공위성 계획에도 미신적인 요소가 개입된다는 것이 아이러니컬하지만, 그렇게 공을 들인 덕분이었는지 무궁화 5호(KOREASAT-5)는 무사히 발사되었다.

무궁화 5호는 대한민국 최초의 민군복합 통신위성이다. 무궁화 5호는 무궁화 3호를 대체하는 동시에 고속데이터통신과 영상 서비스 등 융합형 서비스를 제공하기 위해 제작되었다. 서비스 지역은 한반도뿐 아니라 일본, 중국, 타이완, 필리핀을 포함한다. 한반도 중심의 서비스에서 벗어나, 한류 콘텐츠를 동남아 국가에 직접 송출하는 것이 목적이다. 또한 우리나라 최초로 군에 통신 서비스를 제공하는 목적도 지녔다.

무궁화 5호 위성은 2006년 8월 22일, 하와이 남쪽 적도(서경 154도 지점)의 바다 위 선박인 씨런치(Sea Launch) 호에서 쏘아 올려졌다. 선박을 이용하면서까지 바다 위에서 위성을 발사한 것에는 이유가 있다. 정지궤도 위성이 위치할 목표지점 바로 아래인 적도에서 쏘아 올리기 위한 것이다. 정지궤도 위성을 적도에서 발사하면 인공위성이 궤도에 도달하는 거리가 단축되는 것과 동시에 지구의 자전에 의해 속도도 빨라지기 때문에 발사체에 연료를 적게 실어도 된다는 장점이 있다. 발사체의 연료가 줄어들면 대신 인공위성 자체의 무게를 늘릴 수 있기 때문에, 위성체에 연료를 더 실어 수명을 연장할 수도 있으며, 탑재체를 추가할 수도 있다. 그래서 정지궤도를 도는 수많은 위성들이 적도 위에 떠 있는 씨런치 호에서 발사되었다.

다목적 실용위성인 아리랑

1999년 12월 21일, 아리랑 1호(KOMPSAT-1)가 미국 캘리포니아의 반덴버그 공군기지에서 성공적으로 발사되었다. 아리랑 1호는 우리나라 최초의 실용위성이다. 무게는 470kg이며, 자세 및 궤도 제어 방식으로 3축 제어 방식을 사용한다.

‘다목적실용위성’이라고도 불리는 아리랑 1호는 ‘한반도 관측, 해양 관측, 과학실험 등을 위한 위성의 국산화와 운용 및 이용 기술 기반확보’를 목표로 추진되었다. 위성에는 해상도 6.6m의 전자광학카메라와 해상도 1km의 해양관측카메라, 이온층 측정기와 고에너지입자검출기가 탑재되었다. 아리랑 1호는 설계 수명인 3년을 훨씬 넘기면서 수십만 장의 위성 영상을 촬영했다. 그리하여 한반도 전역에 대한 영상을 얻었으며, 그 동안 대규모 산불, 황사 현상, 적조, 태풍, 홍수 등의 재난을 촬영하였다. 9.11 테러 사건과 북한 용천역 폭발 사건이 일어났을 때도 영상 촬영을 수행했다. 한국 최초로 해외 위성영상 시장에 진출하기도 했다.

2006년 7월 28일에는 러시아의 플레세츠크 발사장에서 아리랑 2호(KOMPSAT-2)가 발사되었다. 아리랑 2호의 목표는 ‘한반도 정밀관측을 위한 고정밀 위성개발 및 고해상도 탑재 카메라기술 조기 확보’다.

지구 상공 685km의 저궤도에서 지구를 하루에 14바퀴 반씩 도는 아리랑 2호에는 흑백 1m, 컬러 4m의 고해상도 카메라가 탑재되어 있는데, 이로써 한국은 세계에서 일곱 번째로 1m급 고해상도 위성국이 되었다. 1m급 해상도는 가로, 세로 1m인 물체를 구별할 수 있는 것으로, 도로를 달리는 자동차의 차종까지 알아낼 수 있다. 그러므로 대규모 자연재해 감시 및 각종 자원의 실태 조사, 지도 제작 등의 더욱 다양한 분야에 활용 가치가 높다.

다목적실용위성 3호와 5호도 개발되는 중이다. 아리랑 3호(KOMPSAT-3)는 아리랑 2호에 이어 지구 정밀관측을 위해 개발 중이다. 아리랑 3호는 1호와 2호의 경험을 바탕으로 국내 독자기술을 사용하여 개발 중이며 서브미터급으로 향상된 영상 해상도와 고속 자세제어 기동 능력을 갖출 예정이다.

한편 아리랑 5호(KOMPSAT-5)에는 광학카메라가 아니라 합성개구레이더(Synthetic Aperture Rader, SAR)가 장착된다. 합성개구레이더는 레이더를 이용한 영상카메라로, 지상에 마이크로파를 쏘아 돌아오는 전파를 측정한다. 그래서 구름이 낀 때나 어두운 밤에도 영상 촬영이 가능하므로, 한반도의 전천후 지상 및 해양 관측을 가능하게 할 전망이다.

발사 순서는 3호보다 5호가 먼저다. 아리랑 1호, 2호, 3호는 해상도가 낮은 순서대로 번호가 매겨졌지만 합성개구레이더가 장착되는 5호에는 별도로 번호를 붙였기 때문이다. 아리랑 2호에 이어 3호, 5호가 추가되고, 통신해양기상위성도 발사되면 한반도를 포괄하는 각종 위성 영상 자료를 모두 확보하는 것이 가능해진다.





     
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