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정지궤도 환경위성
안성엽 기자  |  et5@ecotiger.co.kr
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승인 2020.11.19  08:21:36
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지구에서 약36,000km 떨어진 우주에서 지구의 자전 각속도와 같은 속도로 운동하는 위성이다. 이로 인해 지구 관측자에겐 정지한 것처럼 보이는 특징이 있다.

대부분의 방송·통신위성이 이 정지궤도 위성으로 운용되고 있으며, 한 개의 위성으로 지구 전 지역의 3분의 1을 커버할 수 있기 때문에 세 개의 위성만 있으면 전세계 위성통신 서비스가 가능하다.

반면 이동 위성인 저궤도위성은 지상 200~6000km 상공에 떠 있는 위성이다.

이 위치에서 위성체가 지구를 한 바퀴 도는데 걸리는 시간은 90~120분으로 지구 중력에 의한 위성 속도의 감속 정도가 크고 우주 입자선의 영향으로 정지궤도위성에 비해 수명이 짧은 편이다.

발사하는데 드는 비용 역시 저궤도위성이 정지궤도위성보다 적게 든다.

정지궤도위성은 적은 수의 위성으로 넓은 지역을 커버할 수 있어 국제통신 및 방송중계용은 물론, 한나라 안에서 다양한 위성통신 서비스를 제공하는 데 많이 이용된다. 

   
▲ 저궤도 위성 대비 정지궤도 환경위성 특성.

그러나 고도가 높아 전파가 전달되는 동안 전파가 약해지기 때문에 위성이나 지상 안테나의 크기가 커야 하고 위성에 탑의 된 중계기의 출력도 높아야 한다.

마찬가지로 지상에서 위성으로 전파를 보내는 경우에도 큰 안테나와 높은 출력을 가진 지구국이나 기지국 또는 단말기가 요구된다.

우리나라 최초의 통신위성으로 1995년 제1호기가 발사된 데 이어 1996년 2호기, 1999년 3호기가 각각 발사된 무궁화호 위성도 동경 116도 상공에 떠 있는 정지궤도위성이다.

한편 우리나라는 동아시아 지역의 기후변화 및 대기오염 물질의 배출과 이동 정보를 한눈에 알아보기 위해 올해 2월19일 세계 최초 정지궤도 환경위성(천리안위성 2B호)를 남미 프랑스령 기아나 우주센터에서 성공적으로 발사했다.

환경부에서는 기후변화 및 대기오염물질의 원인 규명 계획을 위해 ‘환경위성을 이용한 기후변화 및 대기오염물질 감시 계획’을 지난 2009년 수립했으며, 해당 계획을 기반으로 정지궤도 환경위성(GEMS, Geostationary Environment Monitoring Spectrometer) 개발을 추진해 왔었다.

   
▲ 천리안위성 2B호.

천리안위성 2B호는 지상에서 약 3만 6000㎞ 떨어진 우주에서 지구의 자전 속도와 동일한 속도로 회전하면서 하루 평균 8회, 매 시간 한반도 주변 동아시아 영역의 미세먼지 및 대기오염물질의 시간별 이동 경향 및 지역별 분포 정보를 제공한다.

환경위성 관측자료는 2020년 10월말 우주궤도상 시험을 정상적으로 마쳤으며, 내년 상반기까지 내·외부 전문가 검토를 거친 이후 검증이 완료된 관측자료부터 순차적으로 공개할 예정이다.

우주 궤도상 시험은 발사 후 관측자료를 처리하는 지상시스템과 위성관측자료 처리기술의 기능 및 성능을 평가하고 개선하는 과정이다.

환경위성 자료처리기술은 타 환경위성과 모델 결과를 이용한 모의자료를 기반으로 개발됐기 때문에 실제 환경위성자료를 적용한 궤도상 시험은 필수적이다.

또한 대기상태와 구성물질은 계절변화에 따라 영향을 받기 때문에 일정 기간 축적된 자료를 이용한 검증 수행이 필요하다.

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