인공위성 천리안위성 2B호의 미래세대를 위한

 바다는 넓고 깊습니다.

지구 표면적의 34정도가 바다이고, 지구상의 물의 96%가 바다에 있다고 합니다. 그건 우리 생활에 큰 영향을 미친다는 뜻이에요.

무엇인가를 이해하기 위해서는 가까이에서 경험하거나 시간을 갖고 차분히 보는 것이 좋습니다.

해양탐사를 위해서는 배를 타고 현장에서 직접 조사하거나 비행기나 인공위성처럼 먼 거리에서 넓고 큰 바다를 한눈에 관측하는 원격탐사를 하는 것이 가장 방법입니다.

정부는 2020년 2월 19일 남미 가이아나(프랑스령)에서 해양 관측 위성 천리안 2B호를 발사하여 현재 정지궤도 35,857km에 진입하고 있습니다.

▲천리안 위성 2B호 싣고 발사되는 아리안 5ECA 로켓, 사진 한국항공우주연구원

▲천리안 위성 2B호의 비행상도 색위성이란?바다색을 떠올리면 푸른색이 되겠지만 실제 바다색은 그 구성 성분의 종류와 농도에 따라 다양하게 변화합니다.

예를 들면 바다에 식물성 플랑크톤이 많아질수록 청색에서 청록색으로 그 색이 변하고 육지나 저층에서 부상한 무기입자가 많아질수록 황색 혹은 회색으로 변합니다. 이렇게바다의색을분석하는것을바다색원격탐사라고합니다.

우주의 위성으로부터 태양빛에 반사된 바다의 색을 해석해 해수중의 식물성 플랑크톤 농도, 탁한 상태, 해양 수질이나 적조·녹조의 농도등을 모니터링 할 수 있는 위성을 해색 위성이라고 합니다.

▲ 바다 색 위성 식물성 플랭크 톤 분석 영상 예시 정지 궤도 위성의 장점은? 앞에서 말한 천리안 위성 2B호는 정지 궤도 위성입니다. 정지궤도 위성은 적도상의 35,857km 고도에서 지구 자전속도와 같은 속도로 지구를 따라 공전합니다.

한 점에서 계속 지구를 따라 돌고 있기 때문에 지구에서 보면 정지한 것처럼 보입니다. 정지궤도 위성은 지구 전체를 관측할 수는 없지만 특정 지역의 변화 양상을 지속적으로 관측할 수는 있습니다.

지금까지 해외의 해양 위성은 모두 극궤도 위성이었습니다. 극궤도 위성이란 약 700km 고도에서 남극과 북극을 하루 수 차례 통과하며 전 지구를 관측하는 위성으로 동일 지역은 하루 1회 이하로만 관측할 수 있습니다.

단시간에 바다에서 일어나는 변화를 연속적으로 관측하기 위해서는 정지궤도 위성이 필요한데, 극궤도 위성보다 50배 먼 거리에서 지구를 관측하면서 충분한 해상도를 갖춘 해양 탑재체 장착 위성의 제작에는 고도의 기술이 필요합니다.

최초 정지궤도 해색위성 천리안위성 1호

한반도 주변의 해양은 매우 다양하고 강한 조석 현상으로 급변하기 때문에 기존의 극궤도 위성으로 대응하기 어렵습니다.

한국해양과학기술원의 전신인 한국해양연구원은 새로운 촬영방법을 통해 정지궤도위성의 개발비를 낮추는 방안을 기획하고 제안하였습니다.

이를 바탕으로 2010년 6월에는 한국해양연구원과 항공우주연구원이 협력하여 해양탑재체 GOCI를 장착한 세계 최초의 정지궤도 해색위성 1호를 발사하여 지난 10년간 성공적으로 운영하였습니다.

천리안 위성 1호는 한반도 상공의 정지궤도에서 오전 9시부터 오후 4시까지 한 시간 간격으로 하루 8차례 한반도를 포함한 동북아 해역을 촬영했습니다

이에 따라 한반도 주변 해역과 조석현상에 따라 해양이 어떻게 변화하는지, 적조의 이동방향과 표층농도가 시시각각 어떻게 변화하는지 등 하루 바다의 변화에 대한 관측정보를 모니터링할 수 있게 되었습니다.

천리안 위성 1호의 임무 수행 기간은 7년으로 예정되어 있었으나 기간이 연장되어 2021년까지 임무를 수행할 계획입니다.

천리안 위성 2B호는 어떤 면이 다를까요?천리안 위성 2B호의 해양탑재체 GOCI-Ⅱ는 해양수산부의 지원으로 한국해양과학기술원이 기획하고 항공우주연구원이 제작한 해색위성입니다.

천리안 위성 2B호는 1호와 마찬가지로 실시간으로 한반도 주변 해역의 적조와 녹조를 감시하고, 중국으로부터 오염물의 이동과 수질을 감시하며, 해양재해재해 대응, 과학적 어장환경 분석 등을 하게 됩니다.

기후변화에 따른 이산화탄소 순환, 해양생태계 변동 등 지구환경적 규모에 대해 연구할 수 있는 자료도 얻게 됩니다.

천리안 1호보다 공간해상도, 관측영역․분석정밀도 등 획기적으로 성능이 개선되어 사용하는 밴드인 관측파장대가 8개 파장에서 12개 파장에 1개의 와이드밴드까지 추가되어 기존보다 더욱 높은 정확도로 바다의 변화를 알 수 있게 되었습니다.

▲천리안 위성 2B호가 12개의 슬롯으로 나눠 촬영하는 한반도 관측영역, 천리안 위성 2B호의 전 지구 관측영역

공간 해상도 역시 기존 화소별 500m에서 250m로 정확도가 4배나 향상돼 1호에서는 잘 보이지 않던 영역을 볼 수 있을 것으로 기대됩니다.
관측 영역 또한 한반도 주변 동북아 해역에서 동남아 해역, 호주 북부, 태평양과 인도양의 일부인 전 지구의 13까지 확장 관측할 수 있게 되었습니다. 한반도 주변에서의 관측 횟수도 종전의 1일 8회에서 10회로 증가했습니다.
천리안 위성 2B호에 해양탑재체처럼 탑재된 환경부의 환경탑재체, 거의 인접한 위치에서 기상을 관측하는 천리안 위성 2A호가 동시에 지구를 바라보고 있어 서로 다른 3개의 위성자료를 융합하면 활용가치가 더욱 높아질 것으로 기대됩니다.
미래 세대를 위해 해양 위성 자료를 축적하고 있습니다.
온실가스 배출로 해수면 온도는 장기적으로 높아지고 있습니다. 그에 따른 빈번한 이상 해황의 발생과 해양 생태계의 변화 등으로 바다에 중독되어 있습니다.
한반도 부근 바다는 기후변화에 민감하게 반응하여 고수온, 저염수 등의 이상해황이 나타나고 있으나 아직 정규 관측자료가 부족해 기후변화로 인한 해양 생태계의 반응이 어느 정도인지 알기 어려운 상태입니다.
지난 10년간 천리안 위성 1호로 주변국의 산업화와 함께 녹조, 갈조, 미세먼지 등 인위적인 활동에 의한 한국 바다의 단기 변화는 종종 탐지되었습니다.
천리안 위성 2B호를 통해 단기적인 해양 관측과 함께 천리안 위성 1호가 축적한 10년간의 데이터와 2B호에서 얻은 10년간의 데이터를 합쳐 한반도에 특화된 해양 위성 데이터를 구축할 계획입니다.
이에 따라 한반도 기후변화의 장기변동성에 초점을 맞춘 연구가 가능해질 것으로 기대됩니다.

▲ 천리안 위성 1호가 찍은 2020년 2월 24일 우리나라 바다사진 장기적으로 연속적인 해양위성 자료를 구축하기 위해서는 배를 타고 우리나라 바다로 나가 탁도, 해양 생산성 등 광학적 특성이 다른 해역의 빛 측정 자료와 클로로필 농도 등의 현장 관측이 필수적입니다.

천리안 위성 관측 자료의 품질을 검증하고, 천리안 위성 2B호로부터 얻어진 데이터를 해석하는 알고리즘을 지속적으로 개선하여 위성 자료의 신뢰도를 높여갈 예정입니다.
천리안 위성 2B호가 생산한 자료를 사용하는 사람이 많을수록 세계적인 해양 과학기술의 발전도 기대됩니다.
천리안위성 1호와 2B호에서 얻은 자료를 바탕으로 진행되는 기후변화에 대한 해양생산성, 탄소순환, 장기변동성에 대한 연구는 미래세대를 위한 해양수산정책을 수립하는 데 귀중한 자료가 될 것입니다.
해양위성 대국으로 도약합니다
천리안 위성 1호와 2B호는 국제 해양학계에서 대한민국이 과학 선진국과 어깨를 나란히 할 수 있는 해양수산부의 중요한 자산입니다
미국항공우주국(NASA) 등 세계 유수의 위성센터도 아직 보유하고 있지 않은 세계 최초의 정지궤도 해상색위성을 보유하여 해양 원격탐사 활용기술 노하우를 축적하고 있으며, 이 위성에서 얻은 자료를 공유하며 국제 협력 네트워크를 구축해 왔습니다.
한국을 비롯하여 중국, 미국, 유럽 등 전세계 과학자들이 국제해양학회에서 천리안 위성 1호를 이용한 원격탐사 연구를 발표하였고, 200편이 넘는 관련 국제논문을 출판하였습니다.
또한 이번에도 천리안 위성 2B호를 발사할 때 선진기관과의 공동관측 등에 대해 지속적으로 협력해 왔으며, 관측영역 내 위성 비보유국의 활용 기술개발 지원에 대해 협의해 왔습니다.
천리안위성 2B호가 정지궤도에 무사히 안착하여 해양관측 임무를 안정적으로 수행함으로써 우리 바다를 보다 잘 이해하고 해양위성강국으로 한 단계 도약할 수 있기를 기대합니다.
한국해양과학기술원 이순주 박사