차세대중형위성
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1. 개요
차세대중형위성은 2015년부터 2025년까지 2단계에 걸쳐 개발되는 대한민국의 중형 위성 개발 사업이다. 1단계에서는 2기의 지상 정밀 관측용 광학 위성을 개발하고, 2단계에서는 농산림, 수자원 감시 등을 위한 3기의 위성을 개발한다. 1호는 한국항공우주연구원 주관으로 개발되었으며, 2호는 민간 기업으로 기술이 이전되어 개발 중이다. 3호부터 5호까지는 국내 산업체 주관으로 개발되며, 과학기술정보통신부는 1호기 개발 성공 시 차세대중형위성의 양산 체계를 구축할 계획이다. 1호는 2021년 소유즈-2 발사체로 발사되었으며, 2호는 2022년 발사 예정이다. 차세대중형위성은 기술 국산화율을 높였으며, 1호는 일본, 페루 등의 위성에 비해 비용 효율성이 높다.
차세대중형위성 개발 사업은 1단계와 2단계로 나누어 진행된다. 1단계 사업(1호 및 2호)은 2015년부터 2021년까지 2기의 지상정밀 관측용 광학위성을 개발하며, 2단계 사업(3호, 4호 및 5호)은 2019년부터 2025년까지 농산림, 수자원 감시 등을 위한 3기의 차세대중형위성을 개발한다.
차세대중형위성 1호는 2015년부터 1612억원의 예산을 투입해 항우연을 중심으로 개발에 착수했다. 2호 개발 예산은 822억 5000만원이며, 사업기간은 2018년 2월부터 2020년 10월까지이다.
2. 역사
차세대중형위성 1호는 한국항공우주연구원 주관으로 개발되었으며, 한국항공우주연구원은 국내 산업체의 연구인력과 공동설계팀을 구성하여 위성 개발기술을 이전하고 있다. 대한민국이 독자적으로 개발하는 차세대중형위성 1·2호(1단계)는 고해상도(흑백 0.5m급, 컬러 2.0m급)의 전자광학카메라를 탑재한 국산 중형위성의 표준 모델이다. 차세대중형위성 1·2호는 고도 497.8km의 태양동기원궤도가 임무궤도이고, 중량 500kg 내외, 임무수명은 4년이다. 탑재체는 관측폭 12km, 1Tbits 영상저장용량 및 640Mbps 전송속도를 가진다. 2호는 1호와 같은 궤도에서 1호 대비 180도의 위상차를 가지고 운영될 예정이다.
2021년 3월, 한국항공우주연구원은 차세대중형위성 1호 위성체 총조립을 완료하고, 카자흐스탄의 바이코누르 우주 기지로 이동해 3월 20일에 소유즈-2 발사체로 발사했다. 차세대중형위성 2호는 민간산업체로 기술이 이전되어 민간기업이 개발 중이며, 2022년에 발사될 예정이다.
한국항공우주연구원에서 1호 개발사업을 통해 개발한 500kg급 중형위성용 표준본체는 차세대중형 3·4·5호기(2단계) 개발에 활용되며, 국내 산업체 주관으로 개발된다. 3호는 우주과학·기술검증 탑재체, 4호는 광역광학카메라 탑재체, 5호는 C-band 영상레이더 탑재체를 장착하여 다양한 영역에서 활용될 예정이다. 과학기술정보통신부는 1호기 개발에 성공하면 차세대중형위성의 양산체계를 구축할 계획이다.
2. 1. 개발 단계
차세대중형위성 개발 사업은 1단계와 2단계로 나누어 진행된다. 1단계 사업(1호 및 2호)은 2015년부터 2021년까지 2기의 지상정밀 관측용 광학위성을 개발하며, 2단계 사업(3호, 4호 및 5호)은 2019년부터 2025년까지 농산림, 수자원 감시 등을 위한 3기의 차세대중형위성을 개발한다.
차세대중형위성 1호는 한국항공우주연구원 주관으로 개발되었으며, 한국항공우주연구원은 국내 산업체의 연구인력과 공동설계팀을 구성하여 위성 개발기술을 이전하고 있다. 대한민국이 독자적으로 개발하는 차세대중형위성 1·2호(1단계)는 고해상도(흑백 0.5m급, 컬러 2.0m급)의 전자광학카메라를 탑재한 국산 중형위성의 표준 모델이다. 차세대중형위성 1·2호는 고도 497.8km의 태양동기원궤도가 임무궤도이고, 중량 500kg 내외, 임무수명은 4년이다. 탑재체는 관측폭 12km, 1Tbits 영상저장용량 및 640Mbps 전송속도를 가진다. 2호는 1호와 같은 궤도에서 1호 대비 180도의 위상차를 가지고 운영될 예정이다.
2021년 3월, 한국항공우주연구원은 차세대중형위성 1호 위성체 총조립을 완료하고, 카자흐스탄의 바이코누르 우주 기지로 이동해 3월 20일에 소유즈-2 발사체로 발사했다. 차세대중형위성 2호는 민간산업체로 기술이 이전되어 민간기업이 개발 중이며, 2022년에 발사될 예정이다.
한국항공우주연구원에서 1호 개발사업을 통해 개발한 500kg급 중형위성용 표준본체는 차세대중형 3·4·5호기(2단계) 개발에 활용되며, 국내 산업체 주관으로 개발된다. 3호는 우주과학·기술검증 탑재체, 4호는 광역광학카메라 탑재체, 5호는 C-band 영상레이더 탑재체를 장착하여 다양한 영역에서 활용될 예정이다. 과학기술정보통신부는 1호기 개발에 성공하면 차세대중형위성의 양산체계를 구축할 계획이다.
2. 2. 기술 이전 및 민간 참여
한국항공우주연구원은 차세대중형위성 1호를 개발하면서 국내 산업체에 위성 개발 기술을 이전하고 있다. 국내 산업체의 연구인력과 공동설계팀을 구성하여 차세대중형위성 1호를 개발함으로써 기술 이전이 이루어졌다.
대한민국이 독자적으로 개발하는 차세대중형위성 1·2호(1단계)는 고해상도(흑백 0.5m급, 컬러 2.0m급)의 전자광학카메라를 탑재한 국산 중형위성의 표준 모델이다. 차세대중형위성 1·2호는 고도 497.8km의 태양동기원궤도가 임무궤도이고, 중량 500kg 내외, 임무수명은 4년이다. 탑재체는 관측폭 12km, 1Tbits 영상저장용량 및 640Mbps 전송속도를 가진다. 2호는 1호와 같은 궤도에서 1호 대비 180도의 위상차를 가지고 운영될 예정이다.
2021년 3월, 한국항공우주연구원은 차세대중형위성 1호 위성체 총조립을 완료하고 카자흐스탄의 바이코누르 우주 기지로 이동해 3월 20일에 소유즈-2 발사체로 발사하였다. 차세대중형위성 2호는 민간산업체로 기술이 이전되어 민간기업이 개발하고 있으며, 2022년에 발사될 예정이다.
한국항공우주연구원에서 1호 개발사업을 통해 개발한 500kg급 중형위성용 표준본체는 차세대중형 3·4·5호기(2단계) 개발에 활용되며, 국내 산업체 주관으로 개발이 진행된다. 과학기술정보통신부는 1호기 개발에 성공하면 차세대중형위성의 양산체계를 구축할 계획이다.
2. 3. 발사
차세대중형위성 1단계에서 개발되는 1호 및 2호는 소유즈 발사체를 이용하여 카자흐스탄 바이코누르 우주센터 발사장에서 발사될 예정이었다. 하지만 차세대중형위성 1호는 2021년 3월 20일 3시 7분(한국시간)에 소유즈-2 발사체로 발사될 예정이었지만 발사체의 기술적 문제로 연기되었다.
2단계에서 개발되는 3·4·5호기 차세대중형위성들은 한국형발사체 개발 현황에 따라 국내 또는 국외 발사체를 이용해 발사할 예정이다.
3. 개발비
1호기 기준 1579억원이 들어갔는데, 일본 아스나로 1호는 3000억원, 페루 페루샛 1호는 4000억원 가까이 들었다. 차세대중형위성 1호는 아스나로 1호 보다 59%, 페루샛 1호보다는 29% 정도의 비용에 제작해 '가성비'로는 세계 최고 수준이다. 개발 기간도 1호기 5년, 2호기는 3년으로 다른 나라들의 6~7년보다 짧다.
3. 1. 경제성
차세대중형위성 1호는 2015년부터 1612억원의 예산을 투입해 항우연을 중심으로 개발에 착수했다. 2호 개발 예산은 822억 5000만원이며, 사업기간은 2018년 2월부터 2020년 10월까지이다.
차세대중형위성 1호는 일본 아스나로 1호 보다 59%, 페루의 페루샛 1호보다는 29% 정도의 비용에 제작해 '가성비'로는 세계 최고 수준이다. 1호기 기준 1579억원이 들어갔는데, 일본 아스나로 1호는 3000억원, 페루 페루샛 1호는 4000억원 가까이 들었다. 개발 기간도 1호기 5년, 2호기는 3년으로 다른 나라들의 6~7년보다 짧다.
차세대중형위성 1호는 관측 폭 12km, 해상도 흑백 0.5m, 컬러 2.0m이다. 아스나로 1호는 관측 폭 10km, 해상도 흑백 0.5m, 컬러 2.0m이며, 페루샛 1호는 관측 폭 14.5km, 해상도 흑백 0.7m, 컬러 2.0m이다. 인도의 카르토샛 2호는 관측 폭 9.6km, 해상도 흑백 0.8m이며, 이스라엘의 에로스-B는 관측 폭 7km, 해상도 흑백 0.7m이다.
3. 2. 예산
차세대중형위성 1호는 2015년부터 1612억원의 예산을 투입해 항우연을 중심으로 개발에 착수했다. 2호 개발 예산은 822억 5000만원이며, 사업기간은 2018년 2월부터 2020년 10월까지이다.
1호기 기준 1579억원이 들어갔는데, 이는 일본 아스나로 1호(3000억원) 보다 59%, 페루의 페루샛 1호(4000억원)보다는 29% 정도의 비용으로 제작해 '가성비'로는 세계 최고 수준이다. 개발 기간도 1호기 5년, 2호기는 3년이어서 다른 나라들의 6~7년보다 훨씬 짧다.
차세대중형위성 1호는 관측 폭 12km, 해상도 흑백 0.5m, 컬러 2.0m의 성능을 가진다. 아스나로 1호는 관측 폭 10km, 해상도 흑백 0.5m, 컬러 2.0m, 페루샛 1호는 관측 폭 14.5km, 해상도 흑백 0.7m, 컬러 2.0m의 성능을 보인다. 인도의 카르토샛 2호는 관측 폭 9.6km, 해상도 흑백 0.8m이며, 이스라엘의 에로스-B는 관측 폭 7km, 해상도 흑백 0.7m이다.
3. 3. 해외 위성과의 비교 (1호기 기준)
차세대중형위성 1호는 2015년부터 1612억원의 예산을 투입해 항우연을 중심으로 개발에 착수했다. 1호기 기준 1579억원이 들어갔는데, 일본 아스나로 1호는 3000억원, 페루의 페루샛 1호는 4000억원 가까이 소요되어 '가성비'로는 세계 최고 수준이다. 개발 기간도 1호기 5년, 2호기는 3년으로 다른 나라들의 6~7년보다 짧다.
차세대중형위성 1호는 관측 폭 12km, 해상도 흑백 0.5m, 컬러 2.0m이다. 아스나로 1호는 관측 폭 10km, 해상도 흑백 0.5m, 컬러 2.0m이다. 페루샛 1호는 관측 폭 14.5km, 해상도 흑백 0.7m, 컬러 2.0m이다. 인도의 카르토샛 2호는 관측 폭 9.6km, 해상도 흑백 0.8m이다. 이스라엘의 에로스-B는 관측 폭 7km, 해상도 흑백 0.7m이다.
4. 기술 국산화
차세대중형위성에는 70개의 탑재체가 탑재되는데, 광검출기(CCD)를 제외한 69개 탑재체를 국산화하여 국산화율 95%를 달성했다. 아리랑 위성은 탑재체 부품을 대부분 해외에서 조달했었다. 광검출기(CCD)는 캐나다의 텔레다인 달사 제품을 사용한다. CCD 화소크기는 7 마이크로미터이다. 캐나다의 텔레다인 달사는 미국 텔레다인 테크놀로지스의 자회사로서, 디지털 이미징 업체이다.
4. 1. 탑재체 국산화
차세대중형위성에는 70개의 탑재체가 탑재되는데, 광검출기(CCD)를 제외한 69개 탑재체를 국산화하여 국산화율 95%를 달성했다. 아리랑 위성은 탑재체 부품을 대부분 해외에서 조달했었다. 광검출기(CCD)는 캐나다의 텔레다인 달사 제품을 사용한다. CCD 화소크기는 7 마이크로미터이다. 캐나다의 텔레다인 달사는 미국 텔레다인 테크놀로지스의 자회사로서, 디지털 이미징 업체이다.4. 2. 광검출기 (CCD)
5. 반사경
차세대중형위성 1호에 사용된 반사경 5개 중 가장 중심이 되는 주 반사경은 지름 0.6m, 무게 13kg 남짓이다. 거울 면의 형상 오차는 머리카락 굵기의 8천분의 1 수준인 10nm로, 좁은 골목길까지 정밀하게 촬영할 수 있다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 2015년부터 한국항공우주연구원(항우연)과 공동 연구를 통해 16년 만에 대구경 반사경을 국산화했다.
2014년 11월 4일, 한국표준과학연구원 우주광학센터 연구팀은 직경 1m 초경량 우주용 반사경 개발에 성공했다. 이는 상공 200 km에서 자동차 차량 번호를 식별할 수 있을 정도의 해상도를 지녔다. 반사경 무게를 43kg 이하로 제작하기 위해 경량화율을 기존 60%에서 80%로 늘렸다. 이를 위해 깨지기 쉬운 유리소재 두께를 1/2로 줄였다.
아리랑 3A호는 국산 반사경을 탑재했다. 이승훈 한국항공우주연구원 위성탑재체실장은 이스라엘에서 반사경 기술을 배워왔으며, 이 실장 연구팀에서 반사경을 제작했다. 지표면 55 cm 크기의 물체까지 식별할 수 있다. 사람은 물론 강아지도 구별할 수 있는 수준이다. 아리랑 3A호에 들어가는 카메라의 주반사경은 직경이 81cm에 달하지만 오차는 15nm에 불과하다. 한국과 이스라엘은 2000년부터 5년간 반사경 연구를 지속했다. 당시 연구원이던 이 실장은 2002년 파견돼 2004년 카메라 개발이 완료될 때까지 이스라엘에 머물렀다.
2004년 항우연은 이스라엘 엘롭사와 반사경을 공동개발했다. 2004년 12월 17일 이스라엘에서 대전 항우연으로 수송했다. 이 위성카메라는 지구상공 360km 우주에서 흑백영상으로 가로와 세로 1m크기의 물체를 하나의 점으로 표시할 수 있는 1m급 해상도를 구현하며 흑백 1채널, 컬러 4채널, 관측폭 15㎞의 성능을 갖고 있다. 아리랑 2호에 탑재되었다. 차세대중형위성 1호는 이러한 아리랑 2호 보다 4배 선명한 0.5m 해상도이다.
1990년에 발사된 허블 우주망원경의 반사경 직경은 2.4 m이다. 미국 정찰위성도 이 반사경을 사용한 것으로 알려져 있다. 2010년 4월 22일, 보잉 X-37B를 최초 발사했다. 2019년 10월 28일 5회차 비행은 780일간 우주에 머물렀다.
5. 1. 국산 반사경 개발
차세대중형위성 1호에 사용된 반사경 5개 중 가장 중심이 되는 주 반사경은 지름 0.6m, 무게 13kg 남짓이다. 거울 면의 형상 오차는 머리카락 굵기의 8천분의 1 수준인 10nm로, 좁은 골목길까지 정밀하게 촬영할 수 있다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 2015년부터 한국항공우주연구원(항우연)과 공동 연구를 통해 16년 만에 대구경 반사경을 국산화했다.2004년 항우연은 이스라엘 엘롭사와 반사경을 공동개발하여 아리랑 2호에 탑재했다. 이 위성카메라는 1m급 해상도를 구현하며, 지구상공 360km에서 도로 위의 차량 종류를 식별할 수 있다. 차세대중형위성 1호는 아리랑 2호 보다 4배 선명한 0.5m 해상도를 갖는다.
아리랑 3A호는 국산 반사경을 탑재했으며, 이승훈 항우연 위성탑재체실장 연구팀이 제작했다. 지표면 55cm 크기의 물체까지 식별 가능하며, 주반사경은 직경 81cm에 오차는 15nm이다. 한국과 이스라엘은 2000년부터 5년간 반사경 연구를 진행했고, 이 실장은 2002년부터 2004년까지 이스라엘에서 카메라 개발에 참여했다.
2014년 한국표준과학연구원 우주광학센터는 직경 1m 초경량 우주용 반사경 개발에 성공했다. 상업용 위성은 크기와 무게 제한으로 최대 직경 1m 이내 반사경을 사용하며, 직경 1m 반사경은 상공 200km에서 자동차 번호판 식별이 가능한 해상도를 갖는다. 연구팀은 경량화율을 80%로 높이고 유리소재 두께를 절반으로 줄였다.
1990년 발사된 허블 우주망원경은 반사경 직경이 2.4m이며, 미국 정찰위성도 이 반사경을 사용한 것으로 알려져 있다. 2010년 최초 발사된 보잉 X-37B은 재활용 가능한 초고해상도 초저고도 정찰위성 능력을 입증했다.
5. 2. 아리랑 위성과의 비교
차세대중형위성 1호는 아리랑 2호보다 4배 선명한 0.5m급 해상도를 가진다. 아리랑 2호는 지구상공 360km 우주에서 흑백영상으로 가로와 세로 1m 크기의 물체를 하나의 점으로 표시할 수 있는 1m급 해상도를 구현하며, 비상시 위성을 지구상공 150km까지 낮출 경우 해상도가 25cm까지 높아진다.차세대중형위성 1호의 주 반사경은 지름 0.6m, 무게 13kg이며, 형상 오차는 10nm 수준이다. 아리랑 3A호는 국산 반사경을 탑재했으며, 지표면 55cm 크기의 물체까지 식별 가능하다. 아리랑 3A호 카메라의 주반사경은 직경이 81cm이며 오차는 15nm이다.
한국표준과학연구원은 2014년 직경 1m 초경량 우주용 반사경 개발에 성공했다. 이는 상공 200km에서 자동차 번호판 식별이 가능한 수준이다.
5. 3. 초경량 우주용 반사경 개발 (KRISS)
한국표준과학연구원(KRISS) 우주광학센터 연구팀은 2015년부터 한국항공우주연구원(항우연)과 공동 연구를 통해 초경량 우주용 반사경 개발을 진행했다. 2014년 11월 4일, 연구팀은 직경 1m 초경량 우주용 반사경 개발에 성공했다. 이는 상공 200 km에서 자동차 번호판을 식별할 수 있을 정도의 해상도를 지닌다.차세대중형위성 1호에 사용된 주 반사경은 지름 0.6m, 무게 13kg 남짓이며, 거울 면 형상 오차는 10nm 수준으로 좁은 골목길까지 정밀하게 촬영할 수 있다. 이는 아리랑 2호에 탑재된 1m급 해상도보다 4배 선명한 0.5m 해상도를 제공한다.
아리랑 3A호에는 국산 반사경이 탑재되었으며, 지표면 55cm 크기의 물체까지 식별 가능하다. 이승훈 한국항공우주연구원 위성탑재체실장 연구팀은 이스라엘에서 반사경 기술을 배워와 반사경을 제작했다. 한국과 이스라엘은 2000년부터 5년간 반사경 연구를 지속했으며, 당시 연구원이던 이 실장은 2002년 파견돼 2004년 카메라 개발이 완료될 때까지 이스라엘에 머물렀다. 2004년 항우연은 이스라엘 엘롭사와 반사경을 공동개발했다. 2004년 12월 17일 이스라엘에서 대전 항우연으로 수송했다.
반사경 개발에는 크기와 무게 제한이 따르는데, 상업용 위성으로는 최대 직경 1m 이내 반사경을 사용한다. 연구팀은 반사경 무게를 43kg 이하로 제작하기 위해 경량화율을 기존 60%에서 80%로 늘리고, 깨지기 쉬운 유리 소재 두께를 절반으로 줄였다.
1990년에 발사된 허블 우주망원경의 반사경 직경은 2.4m이며, 미국 정찰위성도 이 반사경을 사용한 것으로 알려져 있다. 2010년 4월 22일 최초 발사된 보잉 X-37B는 재활용 가능한 초고해상도 초저고도 정찰위성의 능력을 입증했다.
6. 발사체
차세대중형위성 1호 및 2호는 소유즈 발사체를 이용하여 카자흐스탄 바이코누르 우주센터 발사장에서 발사될 예정이었다. 하지만 차세대중형위성 1호는 2021년 3월 20일 3시 7분(한국시간)에 소유즈-2 발사체로 발사될 예정이었지만 발사체의 기술적 문제로 연기되었다. 3·4·5호기 차세대중형위성들은 한국형발사체 개발 현황에 따라 국내 또는 국외 발사체를 이용해 발사할 예정이다.
6. 1. 소유즈 발사체
차세대중형위성 1호 및 2호는 소유즈 발사체를 이용하여 카자흐스탄 바이코누르 우주센터 발사장에서 발사될 예정이었다. 하지만 차세대중형위성 1호는 2021년 3월 20일 3시 7분(한국시간)에 소유즈-2 발사체로 발사될 예정이었지만 발사체의 기술적 문제로 연기되었다. 3·4·5호기 차세대중형위성들은 한국형발사체 개발 현황에 따라 국내 또는 국외 발사체를 이용해 발사할 예정이다.6. 2. 한국형발사체
1단계에서 개발되는 차세대중형위성 1호 및 2호는 소유즈 발사체를 이용하여, 카자흐스탄 바이코누르 우주센터 발사장에서 발사될 예정이었다. 하지만 차세대중형위성 1호는 2021년 3월 20일 3시 7분(한국시간)에 소유즈-2발사체로 발사될 예정이었지만 발사체의 기술적 문제로 연기되었다.2단계에서 개발되는 3·4·5호기 차세대중형위성들은 한국형발사체 개발 현황에 따라 국내 또는 국외 발사체를 이용해 발사할 예정이다.
7. 쎄트렉아이
쎄트렉아이는 SpaceEye-X 인공위성을 개발했는데, 가격은 6천만 달러(720억원), 무게는 500 kg, 해상도는 흑백 0.5 m 수준으로 차세대중형위성과 제원이 같다. 차세대중형위성 개발은 항우연과 민간 기업이 공동 개발하는 방식으로 진행되었으며, KAI과 쎄트렉아이가 1조원 규모의 2호기 사업에 입찰했다. KAI가 선정되었고, 1호기를 개발한 항우연이 KAI에게 기술을 이전해주는 방식으로 개발이 진행되었다. 3호기부터 12호기까지 모두 KAI가 수주할 것으로 예상된다.
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