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차세대소형위성2호 2년 임무 완수 - 북극·산림 변화 척척 관측
우리 대학 우주연구원(원장 한재흥)이 개발하여 2023년 5월 25일 18시 24분 나로우주센터에서 누리호 3차로 발사한 차세대소형위성2호가 핵심 임무인 국산 영상레이다(SAR, Synthetic Aperture Radar) 기술검증 및 전천후 지구관측 등을 지난 2년간 성공적으로 마쳤다.
차세대소형위성2호에 탑재된 영상레이다 시스템은 KAIST 우주연구원이 국내 최초로 설계, 제작, 지상 시험․평가를 거쳐 국산화한 기술로, 2025년 5월 25일 자로 2년간의 우주 궤도상 기술검증 임무를 성공적으로 완료했다.
특히 이 영상레이다 시스템이 100kg급 소형위성인 차세대소형위성2호에 탑재되어 관측임무를 완수했다는 점은, 우주용 영상레이다 시스템의 소형·경량화 기술 확보와 국내 위성기술 경쟁력 강화 측면에서 의미가 크다.
개발된 영상레이다는 전자파를 이용하는 능동 센서로, 주야간 기상조건에 관계없이 전천후 영상 획득이 가능한 장점이 있다. 어두운 밤이나 구름 또는 비가 많은 기상 환경에서도 관측할 수 있어 한반도처럼 강우와 구름이 빈번한 지역의 감시에 특히 유용하다.
위성 발사 이후, 차세대소형위성2호는 하루 평균 3~4회의 영상 촬영을 수행하며 기능점검과 기술검증을 진행해 왔다. 현재까지 1,200회 이상의 지구관측을 완료했으며, 위성의 임무 수명이 지난 현재에도 영상레이더의 성능은 양호하여, 관측 임무를 안정적으로 이어가고 있다.
국산화 기술 검증 단계임에도, KAIST 우주연구원은 극지연구소(소장 신형철) 및 국립공원연구원(원장 김진태)과 협력하여 2024년 3월 이후에는 북극 빙권 변화분석과 산림 영역 변화탐지를 위한 관심 지역을 우선 촬영하고 있다.
KAIST 우주연구원은 북극 해빙 관심지역에 대한 반복 관측을 수행하고 있으며, 극지연구소 원격탐사빙권정보센터는 관측결과를 이용하여 시계열 기반의 분석을 통해 기후변화로 인한 해빙 면적 및 구조 변화를 정밀 추적하고 있다.
최근, 극지연구소는 차세대소형위성2호와 유럽 우주청(ESA)의 센티넬-1호(Sentinel-1)의 관측 데이터를 융합하여, 캐나다 밀른(Milne) 빙붕(Ice Shelf, 육지에서 흐른 빙하가 바다로 흘러 들어가면서 바다 위에 떠 있는 거대한 얼음층)에서 2021년부터 2025년 사이에 빙붕 뒤편의 얼음 호수 면적이 무려 15㎢나 증가한 사실을 포착했다. 이로 인해 구조적 불안정성이 심화되고 있으며, 이는 북극의 기후 변화가 가속화되고 있음을 보여주는 중요한 신호로 분석된다.
극지연구소 원격탐사빙권정보센터 김현철 센터장은 "이번 연구 결과는 북극 빙붕이 기후변화에 얼마나 취약한지를 보여주는 중요한 증거이며 앞으로도 차세대소형위성2호 영상레이다를 이용한 지속적인 관측과 분석을 통해 북극 환경 변화를 예측하고, 국제적인 협력을 강화해 나갈 것"이라고 밝혔다. 또한 “이번 연구 성과를 국제학술대회에 발표하며 북극 환경 변화에 대한 국민의 이해를 높이기 위해 교육과 홍보 활동도 전개할 예정”이라고 덧붙였다.
한편, 국립공원연구원 기후변화연구센터와 협력을 통해, 차세대소형위성2호의 영상자료는 기후변화에 따른 생물계절 변화탐지, 고지대 침엽수 고사 및 산사태와 같은 산림 생태계 변화 모니터링 연구에도 활용되고 있다. 아울러 산림지역의 탄소 저장량 공간 분포를 위성 영상으로 분석하고, 이를 현장 측정값과 비교하여 분석 정밀도를 높이는 연구도 병행 중이다.
영상레이다는 빛과 날씨에 영향을 받지 않을 뿐 아니라, 산불 발생 시 시야를 가리는 화염과 연기를 뚫고도 관측이 가능하다. 따라서 넓은 면적의 보호구역을 정기적으로 감시하는 데 매우 효과적인 도구로, 향후 산림 보호정책 수립에도 기여할 것으로 기대된다.
뿐만 아니라, KAIST 우주연구원은 차세대소형위성2호의 관측 영상 활용도 제고를 위해 우주항공청(윤영빈 청장)의 예산지원으로 위성에서 수신된 기술 검증 중심의 데이터를 연구기관들이 쉽게 활용할 수 있도록 표준 영상 제품으로 가공하는 시스템도 개발 중이다.
우주연구원 한재흥 원장은 “차세대소형위성2호는 국산화 개발에 성공한 데에 그치지 않고, 실제 환경 분석과 국가 연구에 직접 활용되어 성과를 내고 있다는 점에서 더욱 큰 의미가 있다”며 “앞으로도 차세대소형위성2호 영상레이다 데이터의 활용에 힘쓸 것”이라고 밝혔다.
이광형 KAIST 총장은 “차세대소형위성2호는 KAIST가 보유한 우주 기술력과 연구진의 혁신 역량을 집약한 결과물로, 이번 성과는 KAIST가 앞으로 우주 기술 인재 양성과 연구개발에 더 큰 가능성을 보여줄 수 있는 신호라고 생각하고 앞으로도 이에 더욱 박차를 가할 것”이라고 밝혔다.
2025.05.29 조회수 648 -
차세대소형위성 2호 성공적 관측영상 공개
우리 대학은 지난 5월 25일 나로우주센터에서 발사된 누리호 3차 주탑재 위성인 차세대소형위성 2호에 대한 초기 운영을 완수했다고 5일 밝혔다.
차세대소형위성 2호는 2023년 5월 25일 18시 24분에 발사된 후 고도 550km 궤도에 안착했으며, KAIST는 지난 3개월 동안 차세대소형위성 2호에 대한 초기 운영을 통해 위성 본체, 탑재체, 지상국 전반에 걸친 기능 점검과 시스템 안정화 및 탑재체 시험 관측을 모두 수행했다.
초기 운영 기간 중 KAIST 인공위성연구소는 주 탑재체인 ‘영상레이다 (SAR: Synthetic Aperture Radar)’로 전 세계 여러 곳을 시험 촬영하는 데 성공했으며, 초기 운영 종료 시점에 즈음하여 대표적인 시험 관측 영상을 공개했다.
영상레이다는 전파를 지상으로 쏜 후 지상에서 산란되어 되돌아온 전파를 수신하여 신호처리를 통해 영상을 얻기 때문에 주·야간 빛의 영향을 받지 않으며 구름 등 기상 상황과 관계없이 지상관측을 수행할 수 있다. 공개된 시험 관측 영상은 초기 운영 기간 중 영상레이다 탑재체 시험 운영 과정에서 촬영된 영상으로서, 가시광선이 아닌 마이크로파(microwave)로 바라본 세상을 담고 있는 것이 특징이다.
또한 초기 운영 기간 중 과학 탑재체 ‘레오도스 (LEO-DOS)’의 기능을 점검하고 정상적인 작동상태를 확인하였으며, 시험 운영을 통해 우주방사선 관측자료를 확보했다. 한국천문연구원(원장 박영득)이 개발한 근지구궤도 우주방사선 관측장비 ‘레오도스 (LEO-DOS: Low-Earth Orbit space radiation DOSimeter)’가 시험 운영기간 동안 획득한 전 지구 우주방사선 등가선량 지도를 공개했다.
아울러 KAIST 인공위성연구소는 초기 운영 기간 중 산·학·연에서 국산화한 핵심기술검증 탑재체 4종 (① GPS·Galileo 복합 항법 수신기, ② 상변환 물질을 이용한 열 제어장치, ③ X-대역 GaN기반 전력증폭기, ④ 태양전지배열기)에 대한 시험 운영을 통해 모든 탑재체가 정상적으로 작동함도 확인했다.
첫 번째, 항법위성으로부터 신호를 획득해 궤도를 돌고 있는 차세대소형위성 2호의 위치와 속도를 측정하는 ‘GPS·Galileo 복합 항법 수신기((주) 두시텍 개발)’의 모든 기능이 정상적임을 확인하였다. 두 번째, ‘상변환 물질을 이용한 열 제어장치(한국공학대 개발)’에 대한 작동시험 결과 등온 축열 기능을 이용해 열교환을 수행하고 위성 내부 고발열 유닛 온도를 일정하게 유지하는 열제어 기능이 정상 작동함을 확인했다. 세 번째, ‘X-대역 전력증폭기(한국전자통신연구원 개발)’의 상태 정보를 점검하고, 탑재된 전용 안테나를 통해 방사한 X-대역 시험 신호를 지상의 추적안테나로 수신함으로써 전력증폭기가 정상적으로 작동하고 있음을 확인하였다. 네 번째, ‘태양 전지 배열기(KAIST 개발)’가 임무 궤도에서 생성하는 전압과 전류 검침 정보를 통해 우주에서 정상적으로 전력을 생산함을 확인했다.
KAIST 인공위성연구소는 차세대소형위성 2호 발사 후 3개월간의 초기 운영을 완수함에 따라, 이후 영상레이다 탑재체에 대한 기술 검증 임무와 과학 탑재체 및 핵심 기술 검증 탑재체에 대한 정상 임무에 돌입할 예정이다.
영상레이다 탑재체는 향후 8개월간 추가적인 기술 검증을 거친 후 정상 임무를 통해 본격적으로 활용될 예정이다. 추가 기술 검증 기간에는 영상레이다에 대한 기술 시험 운영과 검보정을 수행하게 된다. 기술검증을 최종 완료한 후 정상 임무를 통해 북극 해빙 변화 탐지, 산림변화 탐지 및 해양 환경오염 탐지 등에 활용될 영상레이다 관측 자료를 제공할 예정이다.
KAIST 인공위성연구소 한재흥 소장은 “차세대소형위성 2호의 목표궤도 진입 후 정상적인 위성 관제와 임무 수행을 지속하고 있으며, 영상레이다 탑재체 시험 관측, 과학 탑재체 시험 관측, 핵심기술검증 탑재체 기능 점검을 모두 성공적으로 마쳤다”고 초기 운영 결과를 밝혔다.
한소장은 “KAIST가 개발한 차세대소형위성 2호는 위성 본체와 탑재체 대부분이 국내 독자 기술로 개발됐으며, 공개된 영상은 KAIST가 국내에서는 처음으로 국산화한 우주용 영상레이다를 이용해 촬영한 지구관측 사진이라는 점에서 큰 의미가 있다. 이번에 확보한 귀중한 기술자산과 운영경험이 향후 국산 영상레이다 기술 고도화에 활용되기를 바란다”고 덧붙였다.
2023.09.05 조회수 5210