한국항공우주연구원에서는 총 3기의 다목적실용위성(3호, 3A호, 5호)을 개발 및 운영하고 있다. 위성개발의 주요 목적은 위성으로부터 획득되는 자료의 활용에 있다. 따라서 자료처리의 정확도 향상, 활용 분야의 확대를 위한 지속적 노력이 필요하다. 본 특별호에서는 다목적실용위성 광학 및 레이더 센서 기반의 전처리 기술 및 활용 기술에 대해서 소개하고 있다. 향후, 후속 다목적실용위성, 소형 위성 등이 개발 중에 있기 때문에 이에 대한 체계적인 연구 개발 및 투자가 필요할 것으로 사료된다.
다목적실용위성 1호가 발사 된지 20년이 넘었으며, 지금까지 총 5기의 다목적실용위성을 성공적으로 발사하였다. 그 동안 다목적실용위성은 각종 주제도 제작을 비롯하여 국토 변화, 환경분석, 해양모니터링 등 다양한 분야에서 활용되어 왔으며 많은 연구자들이 다목적설용위성 영상자료를 처리, 분석 및 활용하기 위한 연구를 진행해 왔다. 국가 우주개발계획에 따라 다목적실용위성 시리즈는 국가 차원의 위성영상 수요 충족을 위하여 지속적으로 개발될 예정이다. 위성 개발의 궁극적인 목적이 획득된 영상의 활용에 있다면 개발되는 위성을 효과적으로 활용하기 위한 체계적인 연구가 뒤따라야 할 것이다. 본 특별호에서는 최근 수행된 다목적실용위성 영상 활용 연구에 대해서 소개하고자 한다.
대한원격탐사학회 2000년도 춘계 학술대회 논문집 통권 3호 Proceedings of the 2000 KSRS Spring Meeting
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pp.2-8
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2000
2000년 6월부터 정상관측 활동을 시작하는 다목적실용위성 1호 영상자료 및 과학관측 자료의 공공 및 상업적 활용 극대화를 위하여 위성자료 배포에 따른 문제, 즉 공공 및 상용분야에 대한 자료배포 방안에 관한 기본원칙을 설정할 필요성이 대두되었다. 이에 따라 항공우주연구소에서는 다목적실용위성 1호의 자료활용 정책, 위성의 운영방안, 배포방안, 공공 및 상용배포, 가격정책 등에 관한 자료보급 규정을 제정하여 효율적인 자료배포 체계를 구축하고자 한다.
다중 센서로 구성된 다목적실용위성 시리즈는 1999년 1호 발사 후 현재까지 국토 및 환경 모니터링, 재난 분석 등 다양한 분야에서 활용되어 왔다. 최근 빠르게 발전하고 있는 각종 정보처리기술(고속 컴퓨팅 기술, 컴퓨터 비전, 인공지능 등)들이 원격탐사 분야에서도 활용됨에 따라 보다 다양한 위성영상 처리 및 분석 알고리즘 개발이 가능하게 되었다. 본 특별호에서는 최근 연구된 다목적실용위성 영상 활용 관련 기술과 2023 위성정보활용 경진대회에 참여한 연구주제에 관하여 소개하고자 한다.
본 연구에서는 다목적실용위성 2호의 폐기시점에 대비하여 국제규정, 수행사례를 분석하였고, 현재 다목적실용위성 2호에 탑재된 추진제를 이용하여 폐기기동 계획을 수립하여 국제규정을 만족하는지 여부를 확인하였다. 분석 결과 45kg의 추진제를 이용하여 위성의 근지점을 300km 낮추는 폐기기동을 수행할 경우 3.6년의 궤도수명을 가지는 것으로 나타났고, 동일한 방식을 적용하여 14.5kg 이상의 추진제를 사용하여 고도를 낮추는 경우 국제규정을 만족할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 다목적실용위성 2호의 재진입 생존률 분석을 수행하였고, 그 결과 내열성이 높은 추진제탱크나 반작용 휠의 일부가 생존하여 지상에 낙하하는 것으로 나타났으나 지상피해확률 측면의 국제규정을 충분히 만족하는 것으로 나타났다.
지난 4월 25일 종합과학기술심의회에서 국책사업으로 "다목적 실용위성 개발사업"의 기본계획, 개발체계, 정부부처간 역할분담 등 세부계획이 심의.의결을 거쳐 확정되었다. 이 사업은 오는 97년까지 정부지원 1천4백15억원 민간출연 2백35억원을 포함 총 1천6백50억원을 투입하여 해양탐사.환경관측.과학실험 등에 활용할 수 있는 지구저궤도용 다목적 실용위성을 개발 발사하는 것을 목표로 추진되고 있다. 다목적 실용위성 개발사업은 추진 체계 및 일정이 최종 확정됨에 따라 항공우주연구소를 사업총괄 주관기관으로 오는 9월부터 본격적으로 착수될 전망이다. 인공위성연구센터가 우리별 1호와 2호를 성공적으로 발사하여 우리나라 위성분야의 새로운 장을 열어 놓은데 이어 다목적 실용위성 개발사업이 구체화 됨에 따라 사업의 총괄 주관기관으로 선정된 항공우주연구소를 탐방하여 홍재학소장과 대담을 통하여 구체적인 사업추진 계획과 전망을 조명함은 물론 우주 첨단과학 기술의 산실인 항공우주연구소의 활동상황과 앞으로의 포부를 들어 보았다.
지구관측위성은 다양한 분야에서 활용되고 있으며 높은 활용성과 시장성으로 인해 많은 국가에서 개발 하고 있다. 우리나라는 국가 우주개발 계획에 따라 다양한 지구관측위성을 개발하고 있으며, 그 중에서 다목적 실용위성 시리즈는 가장 대표적인 저궤도 위성이다. 지금까지 총 5기의 다목적실용위성이 발사되어 국가 영상 수요를 충족하고 있으며, 국가기관을 비롯하여 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 특별호에서는 다목적실용 위성 시리즈의 다양한 영상자료를 이용한 자료처리, 분석 및 활용과 관련된 연구에 대해서 소개하고자 한다. 한편 후속 다목적실용위성 영상자료의 차질 없는 활용을 위해서는 고해상도 영상에 적합한 자료처리 및 활용 연구가 계속되어야 하며, 특별호를 통해서 관련 연구 내용이 지속적으로 공유될 수 있도록 할 예정이다.
다목적실용위성 3호는 2012년 5월 발사되어, 위성 기능점검을 위한 시험을 성공적으로 완료하였다. 위성이 발사체로부터 분리된 이후 임무궤도(고도 685km, 승교점 지방시 13시 30분을 갖는 태양동기궤도)를 획득하기 위해서는 궤도조정이 필요하다. 본 논문에서는 다목적실용위성 3호의 초기운영 기간 동안 수행한 총 10번의 궤도조정 계획 및 결과에 대해 기술하였다. 궤도조정 1 단계에서는 궤도조정 절차 및 기능을 점검하기 위해 6번의 시험 궤도조정을 순차적으로 수행하였고 이후 2 단계에서는 임무궤도 진입을 위해 4번의 궤도조정을 실시하였다. 궤도조정을 위해서는 원하는 추력분사 방향을 맞추기 위해 롤 방향 또는 피치 방향의 자세제어가 필요한데, 추력기를 사용하여 자세를 기동하는 모드(Del-V Mode)와 휠을 사용하여 자세를 기동하는 모드(Fine Del-V Mode)로 구분된다. 시험 궤도조정에서는 우선적으로 두 가지 모드에 대한 모드전환 시험을 실시하여 위성체 및 지상국 운영절차에 대한 이상 유무를 점검하였고, 이후 추력기 분사량을 10초로 설정하여 예측 대비 실제 궤도변경 결과값을 확인하였다. 시험 궤도조정의 결과를 토대로 본 궤도조정에서는 임무궤도를 획득하기 위한 경사각 조정 및 고도 조정을 수행하였다. 경사각 조정 시에는 승교점 지방시의 변화량을 줄이고, 이후 자연 교란력에 의한 궤도변화를 고려하여 목표궤도를 계획하였다. 또한, 고도 조정 단계에서는 연료 사용량 및 이심률 변화를 최소화 할 수 있도록 전형적인 호만 궤도천이 방식을 적용하였다. 궤도조정 결과 당초 목표한 값을 정확하게 달성하였고, 궤도조정 이후 궤도변화도 장기간 동안 임무궤도 범위를 유지함을 확인할 수 있었다.
본 특별호는 최근 수행되고 있는 다목적실용위성 영상처리 및 활용연구에 대해서 소개하고 있으며, 사설에서는 다목적실용위성 개발 현황과 국가 위성영상 활용정책을 살펴보고 특별호에 소개된 논문의 의의에 대해서 논하였다. 지속적인 위성개발을 통해 활용 가능한 위성영상 자원과 활용정책은 체계적으로 마련되어 있는 것으로 판단된다. 따라서 본 사설에서 소개된 산림 및 도시 변화탐지, 영상보정 기술 등과 같이 다양한 자료처리 및 활용기술 개발이 지속적으로 이루어진다면 국가 위성영상의 활용 경쟁력은 더욱 강화될 것으로 기대된다.
현재 우리나라에서는 고해상도 광학관측위성인 다목적실용위성 3호(EO), 3A호(EO/IR)를 개발 중에 있으며, 이들의 개발 현황과 앞으로의 발전 방향에 대한 소개를 하고자 함. 지구표면의 정밀/광역 관측에 큰 장점을 지닌 관측위성은 많은 기술적 난관이 있으며, 이를 극복하기 위한 위성 본체 및 대구경 광학계 기술을 소개하고자 한다. 일반 천문 망원경용 광학계와의 차이점을 위주로 다목적실용위성 3호, 3A호의 위성광학계 설계의 특징과 현재 개발 중인 위성용 카메라의 조립 시험에 대한 현황을 위주로 향후 우리가 나아가야할 방향에 대한 고찰이 있을 예정이다. 또한 위성의 운영 특성과 운영 시 필요한 검보정 (Cal/Val) 과정에 대한 준비 상황도 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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