우주에서 보내는 그림
[한국항공우주연구원 제공]밤하늘을 올려다보면 은은하게 빛나는 별들 사이로 유난히 빛나는 별들을 볼 수 있습니다. 사실 별인 줄 알았는데 그게 인공위성인 줄 알고 있었나요? 우리가 하늘에서 바라보는 별들은 도시의 빛에 의해 밝기를 잃지만 인공위성의 빛 세기는 육안으로 쉽게 확인할 수 있기 때문입니다. 그러한 인공위성은 우주에서 인간을 위해 많은 일을 하고 있습니다. 인공위성은 인간의 필요에 따라 과학실험, 정찰, 통신 등의 목적으로 만들어져 지구 주위를 돌고 있으며 유용한 정보를 보내오고 있습니다. 인공위성은 먼 우주에서 고성능 카메라로 지구를 돌아 영상을 촬영하고 지구로 정보를 전송합니다. 인공위성이 보내온 정보가 우리에게 어떻게 유용한 자료가 되는지 자세히 알아보겠습니다.인공위성 영상 제작 방법
[한국항공우주연구원 제공] 인공위성은 전자광학카메라, 레이더센서, 적외선센서를 통해 영상을 촬영합니다. 이 중 가장 많이 활용되는 것이 ‘전자광학카메라’입니다. 주로 육상 관측에 활용되며 아리랑 1호 위성에 탑재된 카메라입니다. 인공위성은 이러한 전자광학 카메라로 촬영한 영상은 지상 송신국에 주파수 형식으로 변화하여 전달됩니다. 인공위성용 카메라도 촬영 대상에서 나오는 빛을 광학기구로 모아 초점면에 상을 만드는 일반 카메라 방식과 같습니다. 상을 만드는 방법은 일반 카메라와 동일하지만 우주에서 지구를 찍는 것은 매우 먼 거리이기 때문에 완벽하고 좋은 화질의 영상을 얻기는 어렵습니다. 원하는 색상과 온도차를 확실하게 표현하기 어렵고 구름과 같은 이물질이 촬영을 방해할 수도 있습니다. 지구가 둥글다는 특성 때문에 평면에 사진을 투영하는 과정에서 생기는 왜곡도 생깁니다. 촬영 중 화질을 저해하는 다양한 원인이 발생합니다. 더불어 위성영상은 사람의 눈으로 인지할 수 있는 가시광선 파장영역 외에 다양한 영역도 촬영이 가능하므로 이에 대한 후보정 작업이 필수입니다. 이를 통상 검보정 단계라고 부르며 위성 발사 전 준비, 발사 후 초기 운영 기간 검보정 완료, 그리고 정상 운영 기간 동안 지속적인 영상 품질 유지의 3단계로 이루어집니다. 검보정의 ‘검’은 위성이 지상으로 보낸 자료가 정상적이고 품질 기준에 맞는지 확인하는 검정(Validation)이고, ‘보정(Calibration)’은 과학적인 방법으로 자료를 정확하게 만드는 것입니다.위성 영상 보정 방법
[한국항공우주연구원 제공] 위성영상 보정방법은 크게 4가지가 있습니다. 방사 보정, 대기 보정, 기하 보정, 정사 보정이 그것입니다. 먼저 방사 보정은 영상을 촬영할 당시 태양광, 대기, 지형 등에서 발생하는 왜곡을 보정하는 작업입니다. 둘째, 대기 보정은 지상과 카메라 사이에 존재하는 대기에 의한 영향을 제거하는 작업이고, 셋째, 기하 보정은 인공위성이 대상 지역을 촬영할 당시 위성의 움직임과 지구 자전에 의한 차이를 보정하는 작업입니다. 마지막으로 정사 보정은 위성 영상을 공중에서 수직 방향으로 내려다본 것과 같은 형태를 취하도록 투영하는 작업입니다. 이러한 방법으로 보정한 후 최종적으로 검수를 통해 다시 검정하여 보정이 잘 되었는지 재확인하는 작업을 진행합니다.
인공위성, 지구를 관찰해 우리에게 편리한 삶을 선사한다
[한국항공우주연구원 제공]인공위성이 촬영한 위성영상은 지도를 제작하거나 지리정보시스템(GIS)을 구축하는 데 이용됩니다. 뿐만 아니라 위성영상은 도시, 농경지, 산림관리는 물론 적조, 황사, 산불, 산사태, 폭설, 해양유류사고 등 재난·재난을 감시하는 데도 이용할 수 있습니다. 나아가 위성영상은 적조, 산사태, 전염병, 지진과 같은 재해·재해를 감시하고 대처하는 데도 도움이 됩니다. 한국의 출연(연)인 한국항공우주연구원(이하 항우연)은 1999년 12월 21일 처음으로 우주에 아리랑 인공위성 1호를 발사했습니다. 다목적 실용위성인 아리랑위성은 독자적인 위성개발 기술 확보와 공공수요 위성영상 확보를 목표로 추진되었습니다. 다목적실용위성은 저궤도 지구관측위성으로 전자광학카메라, 영상레이더, 적외선카메라 등 탑재체를 통해 다양한 위성데이터를 확보하고 있으며 국토·해양모니터링, 기상, 지질, 농업, 수자원, 재난대응 등에 활용하고 있습니다. 항우연은 1999년 국내 최초의 다목적 실용위성인 아리랑위성 1호를 개발했고 아리랑위성 1호 개발 경험을 바탕으로 2006년 세계 7번째로 해상도 1m급 아리랑위성 2호를 개발했습니다. 또한 항우연은 해상도 70cm급 광학관측능력을 갖춘 아리랑위성 3호, 영상레이더를 탑재하여 기상조건에 관계없이 그리고 밤낮으로 지구관측이 가능한 아리랑위성 5호, 해상도 55cm급 광학 및 적외선관측이 가능한 아리랑위성 3A호를 개발 운영하고 있습니다. 항우연은 아리랑 위성 5호의 후속 위성으로 영상 레이더 성능이 향상된 아리랑 위성 6호와 초정밀 광학 및 적외선 센서를 탑재하는 아리랑 위성 7호와 아리랑 위성 7A호를 개발하고 있습니다.국제 천문학계를 선도하는 한국항공우주연구원
[한국항공우주연구원 제공]아리랑위성 7호는 2022년 발사 예정이며 아리랑위성 7A호는 2024년 발사를 앞두고 있습니다. 한국의 인공위성 개발 개시는 선진국보다 40년 정도 늦었지만, 오늘날의 항우연은 지속적인 투자와 연구개발로 현재 세계 6~7위권의 인공위성 개발 기술력을 가지고 있다는 평가를 받고 있습니다. 세계 최첨단 수준의 인공위성 설계, 해석, 조립, 시험 기술을 확보하고 위성 개발에 필수적인 첨단 위성 시험 시설과 위성 운용 인프라와 기술, 위성 정보 활용 기술 등도 보유한 항우연의 우주 도전은 끝없이 이어지고 있어 매우 기대됩니다. 항우연의 고성능, 고감도 기술을 탑재한 인공위성을 통해 지원받을 수 있어 대한민국 국민으로서의 자부심을 갖게 합니다. 곧 항우연이 국제 천문학계를 주도하는 연구원이 되기를 응원합니다!
