천리안 (위성)

1. 개요

천리안은 대한민국 최초의 정지궤도 위성으로, 2003년부터 개발되어 2010년 6월 26일에 발사에 성공했다. 통신 서비스, 해양 관측, 기상 관측 기능을 수행하며, 특히 해양 관측은 정지궤도 위성으로는 세계 최초로 시도되었다. 천리안은 2010년 7월부터 운용을 시작했으며, 2018년에는 후속 위성인 천리안 2A호와 2B호가 발사되었다.

2. 개발 및 발사

2003년 9월부터 개발에 착수하여 2008년 12월 국내 한국항공우주연구원에서 총조립을 마쳤고, 2009년 7월 기능 시험과 환경 시험이 마무리되었다. 10월에는 우주환경시험을 성공리에 마쳤다. 이후 위성을 프랑스 톨루즈의 아스트리움사로 이송하여 추진계고압시험과 RF 적합성시험의 추가적인 성능시험을 2009년 12월과 2010년 1월에 걸쳐 수행하였고, 지난 2월에 2차례에 걸친 선적 전(船積前) 검토 회의(PSR)를 완료하였다.

2.1. 개발 과정

2003년 9월부터 개발에 착수하여 2008년 12월 국내 한국항공우주연구원에서 총조립을 마쳤고, 2009년 7월 기능 시험과 환경 시험이 마무리되었다. 10월에는 우주환경시험을 성공리에 마쳤다. 이후 위성을 프랑스 톨루즈의 아스트리움사로 이송하여 추진계고압시험과 RF 적합성시험의 추가적인 성능시험을 2009년 12월과 2010년 1월에 걸쳐 수행하였고, 지난 2월에 2차례에 걸친 선적 전(船積前) 검토 회의(PSR)를 완료하였다.

2.2. 발사 과정

천리안은 프랑스 아리안스페이스(Arianespace)사의 아리안-5ECA 발사체를 이용하여 발사되었다. 위성은 발사 32분 38초 후 고도 2,503km 지점에서 발사체와 분리되었으며, 이후 탑재된 컴퓨터의 자동 프로그램이 작동하여 초기화가 진행되었다.

위성은 프랑스령 기아나 쿠루로 이송되어 2010년 4월 말 기아나 우주 센터에서 발사될 예정이었다. 그러나 천리안보다 먼저 발사될 예정이었던 독일과 룩셈부르크 위성을 탑재한 아리안 로켓의 발사가 연기되면서 발사 일정이 불투명해졌다. 이후 5월 22일 해당 위성들의 발사가 성공하면서, 천리안의 발사 예정일은 2010년 6월 23일(현지 시각, 한국 시각 6월 24일)로 확정되었다.

2010년 6월 23일, 발사 47분 37초 전 발사체 상단 센서 오류로 인한 압력 저하로 발사 과정이 중지되었다. 6월 24일(한국 시각 6월 25일) 오후 6시 41분(현지 시각) 발사 예정 시각을 17초 남기고 중단되었다가, 약 1시간 후인 오후 7시 48분을 재발사 시간으로 정하고 카운트다운에 들어갔으나, 발사 16초 전 1단 발사체 압력 저하 문제로 다시 중단되었다.

2010년 6월 26일 오후 6시 41분(한국 시각 6월 27일 오전 6시 41분), 네 번째 발사 시도 끝에 발사에 성공하였다. 발사 38분 후 오스트레일리아 동가라(Dongara) 지상국과의 첫 교신도 성공적으로 이루어졌다.

3. 구성 및 제원

기능

* 통신 서비스 기능: 3DTV, UHDTV 등 차세대 위성 서비스 기반을 마련해, 국내최초 실험위성으로서 산‧학‧연의 위성통신 연구개발, 관련제품 상용화 및 서비스 활성화 기반 등으로 활용
* 해양 관측 기능: 정지궤도 위성으로는 세계 최초
*** 관측대상지역: 한반도 주변 바다의 가로·세로 2500km
* 기상 관측 기능: 평상시 15분 간격으로 기상 정보 획득가능하며, 비상시 특별관측으로 최소 8분간격의 기상정보 제공이 가능.
제조는 EADS 아스트리움이 담당했으며, Eurostar-3000S위성 버스를 기반으로 한다. 무게는 2460 kg이며, NATO 분류의 D/E 및 K 밴드트랜스폰더와, IEEE 분류의 L/S 및 Ka 밴드 트랜스폰더를 각각 탑재했다. 단일 태양 전지판에서 최소 2.5kW의 전력이 공급된다。

임무 기간은 7년을 예정하고 있지만, 위성의 설계 수명은 10년이다。

통신해양기상위성은 크게 통신 탑재체, 정지궤도 해색 탑재체(GOCI), 기상 탑재체(MI)로 구성된다.

정지궤도 해색 탑재체는 한국해양연구원의 소요 제기 및 임무 개발을 통해 한국항공우주연구원과 프랑스의 EADS 아스트리움에서 공동 개발하였다. 천리안 위성 해색 탑재체는 정지궤도 위성으로는 세계 최초로 개발되었으며, 한반도 주변 해역의 해양환경 및 해양생태를 감시하고, 해양의 클로로필 생산량 추정 및 어장 정보를 생성한다.

기상 탑재체는 태풍, 집중호우, 황사 등 위험기상을 조기 탐지하고, 장기간의 해수면 온도 및 구름 자료를 통한 기후 변화를 분석한다. 이 기상 센서는 미국 ITT사의 GOES-8호~GOES-13호 및 일본 MTSAT-2에 탑재된 것과 동일한 시스템이다.

통신 탑재체는 대한민국산 Ka 밴드 통신 탑재체로, 광대역 위성 멀티미디어 시험 서비스를 제공한다.

EADS 아스트리움이 제조를 담당했으며, Eurostar-3000S위성 버스를 기반으로 한다. 무게는 2460kg이며, NATO 분류의 D/E 및 K 밴드트랜스폰더와, IEEE 분류의 L/S 및 Ka 밴드 트랜스폰더를 각각 탑재했다. 단일 태양 전지판에서 최소 2.5kW의 전력이 공급된다.

임무 기간은 7년으로 예정되어 있지만, 위성의 설계 수명은 10년이다.

천리안은 EADS 아스트리움에서 제조했으며, Eurostar-3000S위성 버스를 기반으로 한다. 무게는 2460 kg이며, 단일 태양 전지판에서 최소 2.5kW의 전력이 공급된다. NATO 분류의 D/E 및 K 밴드트랜스폰더와, IEEE 분류의 L/S 및 Ka 밴드 트랜스폰더를 각각 탑재했다.

임무 기간은 7년으로 예정되어 있지만, 위성의 설계 수명은 10년이다.

3.1. 구성

통신해양기상위성은 크게 통신 탑재체, 정지궤도 해색 탑재체(GOCI), 기상 탑재체(MI)로 구성된다.

정지궤도 해색 탑재체는 한국해양연구원의 소요 제기 및 임무 개발을 통해 한국항공우주연구원과 프랑스의 EADS 아스트리움에서 공동 개발하였다. 천리안 위성 해색 탑재체는 정지궤도 위성으로는 세계 최초로 개발되었으며, 한반도 주변 해역의 해양환경 및 해양생태를 감시하고, 해양의 클로로필 생산량 추정 및 어장 정보를 생성한다.

기상 탑재체는 태풍, 집중호우, 황사 등 위험기상을 조기 탐지하고, 장기간의 해수면 온도 및 구름 자료를 통한 기후 변화를 분석한다. 이 기상 센서는 미국 ITT사의 GOES-8호~GOES-13호 및 일본 MTSAT-2에 탑재된 것과 동일한 시스템이다.

통신 탑재체는 대한민국산 Ka 밴드 통신 탑재체로, 광대역 위성 멀티미디어 시험 서비스를 제공한다.

EADS 아스트리움이 제조를 담당했으며, Eurostar-3000S위성 버스를 기반으로 한다. 무게는 2460kg이며, NATO 분류의 D/E 및 K 밴드트랜스폰더와, IEEE 분류의 L/S 및 Ka 밴드 트랜스폰더를 각각 탑재했다. 단일 태양 전지판에서 최소 2.5kW의 전력이 공급된다.

임무 기간은 7년으로 예정되어 있지만, 위성의 설계 수명은 10년이다.

3.2. 제원

천리안은 EADS 아스트리움에서 제조했으며, Eurostar-3000S위성 버스를 기반으로 한다. 무게는 2460 kg이며, 단일 태양 전지판에서 최소 2.5kW의 전력이 공급된다. NATO 분류의 D/E 및 K 밴드트랜스폰더와, IEEE 분류의 L/S 및 Ka 밴드 트랜스폰더를 각각 탑재했다.

임무 기간은 7년으로 예정되어 있지만, 위성의 설계 수명은 10년이다.

4. 운용

천리안은 정지 궤도(동경 128.2도)에서 운용 중이다. 2010년 7월 10일 한국 지상국이 관제권을 인수한 후, 7월 12일에는 첫 기상 영상을, 7월 13일에는 첫 해양 영상을 성공적으로 촬영하였다.

2011년 2월에는 러시아의 군사 통신 위성 "라도가 1-7"이 천리안에 수 킬로미터 거리까지 접근하여 위성을 긴급 회피하는 사건이 발생했다. 러시아는 과거 천리안이 위치한 동경 128.2도 상공에 대한 우선권을 주장한 적이 있어 고의 접근 가능성도 제기되었으나, 한국 측의 재발 방지 요구에 대한 답변은 없었다.

2018년 2월 11일에는 천리안의 메인 컴퓨터 고장으로 기상 관측을 일시적으로 일본의 히마와리로 전환했으나, 4일 후 복구되었다. 이후 과학기술정보통신부는 천리안의 운영 기한을 2020년 3월까지 연장한다고 발표했다.

4.1. 운용 현황

천리안은 정지 궤도(동경 128.2도)에서 운용 중이다. 2010년 7월 10일 한국 지상국이 관제권을 인수한 후, 7월 12일에는 첫 기상 영상을, 7월 13일에는 첫 해양 영상을 성공적으로 촬영하였다.

2011년 2월에는 러시아의 군사 통신 위성 "라도가 1-7"이 천리안에 수 킬로미터 거리까지 접근하여 위성을 긴급 회피하는 사건이 발생했다. 러시아는 과거 천리안이 위치한 동경 128.2도 상공에 대한 우선권을 주장한 적이 있어 고의 접근 가능성도 제기되었으나, 한국 측의 재발 방지 요구에 대한 답변은 없었다.

2018년 2월 11일에는 천리안의 메인 컴퓨터 고장으로 기상 관측을 일시적으로 일본의 히마와리로 전환했으나, 4일 후 복구되었다. 이후 과학기술정보통신부는 천리안의 운영 기한을 2020년 3월까지 연장한다고 발표했다.

4.2. 기상 관측

천리안의 기상 관측은 2011년 4월 6일부터 본격적으로 운용되기 시작했다. 관측 범위는 전 지구, 아시아 지역(협역 아시아 지역, 광역 아시아 태평양 지역 및 남반구), 한반도 지역으로 나뉜다. 광역 북아시아 태평양 지역과 남반구 관측은 주간 스케줄에 따라 공지되는 경우를 제외하고는 통상 관측에서는 실시되지 않는다. 협역 아시아 지역은 88회, 전 지구 관측은 하루 8회 실시된다.

관측 채널은 일본의 MTSAT-1/2와 거의 같은 파장대를 사용한다. 다만, 계조값과 휘도 또는 등가 흑체 온도와의 대조표가 나오지 않아 MTSAT나 중국의 FY-2 시리즈와 비교할 때 주의가 필요하다.

5. 특징 및 의의

이전까지는 일본의 기상위성인 MTSAT-1R과 미국의 기상위성으로부터 위성 영상 이미지를 얻었으나, 천리안이 운영되면 독자적인 위성 영상을 얻을 수 있게 된다. 기상관측 센서는 미국의 ITT사에서 주문 제작하였고, 기상자료 처리시스템(CMDPS)은 국립기상연구소에서 개발하였다.

천리안에는 설계, 제작, 시험 등 전 과정을 순수 대한민국 국산 기술로 개발한 통신 중계기가 처음으로 탑재되어, 대한민국은 세계 10번째 정지궤도 통신위성의 자체개발 국가가 되었다. 통신 탑재체 및 관제시스템은 전자통신연구원(ETRI)에서 주관하여 개발했다. 또한 천리안 위성은 위성통신을 위해 흔히 사용되는 주파수 대역인 Ku 밴드가 포화됨에 따라, 보다 높은 주파수 대역인 Ka 밴드의 지원을 포함하였다. Ka-Band는 3DTV나 UHDTV와 같은 광대역 위성 멀티미디어 서비스의 수용에 유리하지만, 보다 높은 수준의 기술이 필요하다.

해양관측 센서는 EADS 아스트리움사와 공동으로 제작하였고, 해양자료 처리시스템은 한국해양연구원 해양위성센터에서 개발하였다.

5.1. 기술적 특징

천리안은 순수 대한민국 기술로 개발된 통신 중계기가 탑재되어, 대한민국은 세계 10번째 정지궤도 통신위성 자체 개발 국가가 되었다. 통신 탑재체 및 관제시스템은 전자통신연구원(ETRI)에서 주관하여 개발했다. 이전까지는 일본의 기상위성인 MTSAT-1R과 미국의 기상위성으로부터 위성 영상 이미지를 얻었으나, 천리안이 운영되면 독자적인 위성 영상을 얻을 수 있게 된다. 기상관측 센서는 미국의 ITT사에서 주문 제작하였고, 기상자료 처리시스템(CMDPS)은 국립기상연구소에서 개발하였다.

또한 천리안 위성은 위성통신을 위해 흔히 사용되는 주파수 대역인 Ku 밴드가 포화됨에 따라, 보다 높은 주파수 대역인 Ka 밴드의 지원을 포함하였다. Ka-Band는 3DTV나 UHDTV와 같은 광대역 위성 멀티미디어 서비스의 수용에 유리하지만, 보다 높은 수준의 기술이 필요하다.

해양관측 센서는 EADS 아스트리움사와 공동으로 제작하였고, 해양자료 처리시스템은 한국해양연구원 해양위성센터에서 개발하였다.

5.2. 사회경제적 의의

일본의 MTSAT-1R과 미국의 기상위성으로부터 위성 영상 이미지를 얻었으나, 천리안 운영으로 독자적인 위성 영상을 확보하여 해외 기상 위성에 대한 의존도를 줄였다. 기상관측 센서는 미국의 ITT사에서 주문 제작하였고, 기상자료 처리시스템(CMDPS)은 국립기상연구소에서 개발하였다.

천리안에는 설계, 제작, 시험 등 전 과정을 순수 대한민국 국산 기술로 개발한 통신 중계기가 처음으로 탑재되어, 대한민국은 세계 10번째 정지궤도 통신위성의 자체개발 국가가 되었다. 통신 탑재체 및 관제시스템은 (ETRI)에서 주관하여 개발했다. 또한 천리안 위성은 Ku 밴드가 포화됨에 따라, Ka 밴드의 지원을 포함하였다. Ka-Band는 3DTV나 UHDTV와 같은 광대역 위성 멀티미디어 서비스의 수용에 유리하여 관련 산업 발전에 기여할 수 있다.

해양관측 센서는 EADS 아스트리움사와 공동으로 제작하였고, 해양자료 처리시스템은 한국해양연구원 해양위성센터에서 개발하였다.

6. 논란 및 문제점

러시아는 천리안의 궤도 동경 128.2도의 정지궤도가 러시아 소유라고 주장했다. 하지만, 정지궤도는 어느 특정 국가가 소유권을 주장할 수 있는 자원이 아니며, 러시아가 동경 128.2도에 정지궤도위성이 없으므로 한국은 이러한 러시아의 주장을 무시하고 발사했다. 2011년 2월 NORAD에 등록되지 않은 러시아 군용 통신 위성 라두가 1-7이 궤도를 변경해 천리안 위성을 위협했다. 천리안 위성은 충돌을 피하기 위해 궤도를 변경했다. 위성은 잦은 궤도를 변경하면 내부 탑재 연료가 일찍 소모되어 위성 수명이 짧아진다.

6.1. 러시아와의 궤도 분쟁

러시아는 천리안의 궤도 동경 128.2도의 정지궤도가 러시아 소유라고 주장했다. 하지만, 정지궤도는 어느 특정 국가가 소유권을 주장할 수 있는 자원이 아니며, 러시아가 동경 128.2도에 정지궤도위성이 없으므로 한국은 이를 무시하고 발사했다. 2011년 2월 NORAD에 등록되지 않은 러시아 군용 통신 위성 라두가 1-7이 궤도를 변경해 천리안 위성을 위협했다. 천리안 위성은 충돌을 피하기 위해 궤도를 변경했다. 위성은 잦은 궤도를 변경하면 내부 탑재 연료가 일찍 소모되어 위성 수명이 짧아진다.

6.2. 컴퓨터 고장

7. 후속 위성

2018년 12월 5일에는 기상 관측을 담당하는 천리안 2A호가, 2020년 2월 19일에는 해양·환경 관측을 담당하는 천리안 2B호가 발사되었다.