이미 개발완료…오는 4월 러시아 우주기지에서 발사 예정
과학위성3호도 연내 우주로…나로위성 임무수행 '이상無'

나로호의 성공으로 한국항공우주연구원(원장 김승조)의 다음 미션에 대한 궁금증이 커져가고 있다.

항우연은 나로호 성공에 힘입어 올해 안에 발사 예정된 2기의 인공위성을 차질없이 발사할 계획이라고 밝혔다. 올해 발사될 인공위성은 아리랑 5호와 과학기술위성 3호다. 우여곡절이 많았던 아리랑 5호는 올해 4월 러시아 남부 야스니 우주기지에서 발사된다. 총 2400억원의 사업비를 들여 6년만인 2011년 4월 개발이 완료됐지만, 위성이 탑재되는 발사체의 운용을 맡은 러시아측의 사정으로 발사가 미뤄져 왔다.

아리랑 5호의 임무는 다목적실용위성 1·2·3호기의 광학탑재체와는 달리 다양한 모드를 지원한다. 단일 해상도 및 단일 관측 폭의 위성영상 획득이 아닌 다중해상도 위성영상 획득을 목적으로 하는 위성이다. 5호 영상레이더 탑재체는 국가적 영상레이더 위성임무의 요구에 따라 다양한 임무 모드를 수행할 수 있다.

국내에서 처음으로 아리랑 5호 위성에 탑재되는 영상레이더 SAR(Synthetic Aperture Radar). 합성개구레이더로 전천후 영상레이더라 불리기도 한다. 지상에 마이크로 전파를 쏴 반사돼 돌아오는 시그널 전파를 측정해 영상을 만드는 레이더 장비의 일종으로 전파 특성 상 대기 중 수증기에 의한 산란이 적어 구름이 있더라도 선명한 지상 영상을 얻을 수 있다.

반사도가 높은 물체일수록 잘 보인다. 똑같은 물체라도 전파를 쏘는 위치에 따라 영상이 다르게 나타나는 특징이 있다. 광학 영상은 크게 틀리지 않는다. 해상도의 경우 1m급 이하로 지상의 고속도로 안내판 식별이 가능한 수준이다.

광학영상은 우리 눈에 보이는 것과 똑같은데 반해 전천후 영상은 그렇지 않다. 전천후 영상은 우리 눈에 이상해 보이는 영상을 데이터베이스화시켜 특정한 현상과 물체를 파악하게 한다. 아리랑 5호에 탑재되는 영상레이더는 벼의 수분, 홍수 등 지각의 수밀리미터 단위의 움직임까지 포착할 수 있어 환경 재해쪽에서 많이 활용될 것으로 기대되고 있다.

발사 이후 5년여 동안 고도 550㎞ 상공에서 영상레이더를 통해 지상을 관측하는 임무를 수행하게 된다. 지형·지리정보, 원격탐사, 정밀관측 등의 영역에서 보다 고차원적인 위성정보 활용이 이뤄질 전망이다. 과학기술위성 3호 역시 아리랑 5호의 뒤를 이어 러시아 우주기지에서 발사될 예정이다.

과학기술위성 3호는 KAIST 인공위성연구센터에서 제작한 6번째 위성이다. 아리랑 위성들과 달리 순수 연구용 위성이다. 근적외선 우주관측 카메라와 근적외선 지구관측 카메라를 장착하여 우주에서 방출되는 근적외선을 분석하고 대기 관측, 산불 탐지 등을 할 수 있다. 이외에도 정부는 2016년 우주로 보낼 차세대 소형위성 개발에 착수한 상태다. 이번에 만들어지는 위성은 우주폭풍과 별 탄생의 역사를 규명하는 임무를 맡게 될 예정이다. 무게 100kg 정도의 소형위성은 나로호에 탑재된 과학기술위성 3호에 비해 무게가 70kg이나 적고, 크기도 2/3다.

◆ 나로과학위성도 이상무…한달간 초기 운영과정

나로호에서 분리돼 목표 궤도에 진입한 나로과학위성은 현재 지구 타원궤도를 돌며 기기 기능 점검 임무를 차질없이 수행하고 있다. 나로과학위성은 앞으로 한달간 초기 운영과정을 거치게 된다. 위성에 탑재된 기기들의 기능과 위성의 자세제어 상태 등을 점검하게 된다.

나로호에 실려 우주 궤도에 안착한 나로과학위성은 KAIST(한국과학기술원)와 인공위성연구센터, 한국항공우주연구원, i3시스템, 한국항공대학교가 제작한 100kg급 가로 1m, 세로 1m, 높이 1.5m의 소형 위성이다.

지난 1, 2차 발사 때 나로호 발사체에 탑재됐던 과학기술위성 2호와 다르게 순수 국내 기술로 만들어진 나로과학위성은 지구온난화와 기후변화 자료 수집은 물론 우주방사선량 측정과 국산화기술의 우주검증을 수행한다.

총 예산은 20억 원이 들었다. 나로과학위성은 앞으로 1년간 낮게는 300km, 높게는 1500km의 고도로 타원궤도를 그리며 매일 지구 둘레를 14바퀴 돌면서 과학임무를 수행하게 된다. 나로과학위성의 목적은 크게 위성의 궤도 진입 검증, 과학 관측 임무, 선행 우주기술 시험 등 3가지다.

나로호가 체공하는 궤도는 300∼1500km의 타원궤도로 300km 주변의 초 저궤도에서의 궤도 천이 영향과 우주 방사선 띠 안으로 들어가는 1500km 주변의 전자밀도 및 우주방사선량 등을 측정한다. 또한 과학기술위성 2호에 탑재돼 시험하기로 됐던 소형위성탑재용 X대역 송신기와 탑재 컴퓨터 등을 보완해 시험할 예정이며, 위성에 3축 자세 제어를 위한 반작용 휠을 탑재해 시험한다. 뿐만 아니라 광섬유를 이용한 펨토초 레이저 발진기, 국내에서 제작된 태양 전지판 및 전기용 힌지(경첩) 등을 탑재해 시험할 계획이다.

이를 통해 우리나라의 우주기술 개발 확산에 기여할 뿐만 아니라 국내 기업에서 제작된 적외선 센서를 우주에서 활용하기 위한 시험을 통해 소자 기술에 대한 시험을 수행할 수 있을 것으로 보인다.

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