정지궤도 위성은 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.

▲ 저궤도 위성 대비 정지궤도 환경위성 특성.

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

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.

▲ 천리안위성 2B호.

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 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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