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동아시아 미세먼지 감시할 정지궤도 환경위성 '천리안 2B호' 19일 오전 발사

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동아시아 상공의 오염물질 현황을 감시할 수 있는 정지궤도 환경위성 ‘천리안위성 2B호’ 오는 19일 발사된다.

과학기술정보통신부는 천리안위성 2B호가 19일 오전 7시 18분쯤(한국시각) 남미 프랑스령 기아나의 기아나 우주센터에서 아리안스페이스사의 ‘아리안5ECA’ 발사체를 이용해 발사될 예정이라고 18일 밝혔다.

천리안2B호는 지구에서 3만6000km 떨어진 곳에서 지구의 자전 속도와 같은 속도로 지구 주위를 돌며 한 지점을 집중 관측하는 ‘정지궤도’ 위성으로 한반도와 그 주변 바다와 대기를 24시간 관측하며 해양 환경 변화와 대기 오염물 농도 등을 10년간 집중 관측할 계획이다. 특히 정지궤도위성으로는 세계 최초로 환경 탑재체를 갖춰 미세먼지 농도 변화를 실시간 모니터링하고, 국가간 이동 현상(월경)을 관측할 수 있다. 해양탑재체는 적조나 갈조, 해무 등 재해를 감시하고 어업에 유용한 정보를 제공해 수산업과 해양 분야 연구에 기여할 것으로 기대된다.

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천리안위성 2B호의 모습. 한국항공우주연구원 제공.

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환경 관측 임무는 천리안1호에 없던 새로운 기능으로, 천리안2B호는 세계 최초로 대기 환경을 상시 관측할 수 있는 정지궤도 위성이다. 환경관측장비 젬스(GEMS)를 탑재하고 있다. 한반도와 동아시아의 미세먼지 발생과 이동을 상시 관측하며 대기 중에 존재하는 미세먼지와 미세먼지를 유발하는 물질(이산화질소, 이산화황, 포름알데히드 등)을 하루 8번 살핀다. 기후변화 유발물질(오존, 에어로졸) 등 20여 가지 대기오염물질도 들여다볼 수 있다.

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천리안위성 2B호의 진동시험 모습. 한국항공우주연구원 제공.

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관측 범위는 동쪽 일본으로부터 서쪽 인도네시아 북부와 몽골 남부까지 동아시아 지역 13개 국가를 포함한다. 한국을 비롯해 중국, 일본, 대만, 필리핀, 라오스, 태국, 캄보디아, 베트남, 말레이시아, 싱가포르, 인도네시아, 몽골이 여기에 속한다. 대기오염 상황을 실시간 모니터링하는 것은 물론, 최근 환경문제의 주요 이슈 중 하나인 월경성 오염물질 감시에도 활용될 수 있다.

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천리안위성 2B호의 전자파 시험 모습. 한국항공우주연구원 제공.

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해양 관측 임무는 2010년 발사된 통신 및 기상·해양관측 위성인 천리안1호의 임무 가운데 해양관측 임무를 이어 받았다. 천리안1호의 해양관측장비(탑재체)인 고씨(G OCI)의 성능을 대폭 개선한 GOCI-2를 탑재했다. 바다 위 500m 떨어진 지점을 두 점으로 구분할 수 있던 GOCC의 성능을 개량해 250m 떨어진 두 점을 구분할 수 있다. 가로 세로 거리 해상도가 2배 향상되면서, 공간 해상도는 네 배 높아졌다. 그만큼 같은 지역을 더 상세하게 관측할 예정이다.

하루 8번 관측하던 1호에 비해 하루 10회로 관측 가능 횟수가 늘었고, 관측하는 빛의 파장대 수도 8개에서 13개로 대폭 늘어나 더 다양한 해양 현상을 관측할 수 있다. 관측 가능한 데이터 종류도 13개에서 26개로 두 배 늘었다. 해무나 해빙, 저염분수나 해양오염물의 이동 양상, 적조나 갈조의 발생 등 해양 환경 정보를 동영상처럼 관측하고, 어장을 탐색하거나 양식환경을 모니터링하는 등 어장환경정보도 관측할 수 있다. 하루 한 번씩 지구 전역을 관측할 수 있는 기능도 추가돼 바다의 온도가 수 년에 걸쳐 천천히 오르내리는 엘니뇨나 라니냐 등 대양의 해양 환경을 연구하는 데에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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천리안위성 2B호에 해양탑재체를 탑재하는 모습. 한국항공우주연구원 제공.

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천리안2B호의 최종 발사는 당초 7시 14분에 발사될 예정이었으나 4분 늦춰졌다. 11시간 23분 전인 18일 오후 7시 55분경 최종 카운트다운이 시작된다. 위성에 이상이 발견될 경우 발사 9초를 남긴 시점까지 언제든 카운트다운은 정지될 수 있다. 이후 발사 4시간 38분 전부터 액체산소와 액체수소 등 발사체 추진제 주입이 시작된다. 추진제 주입에는 3시간 30분이 소요된다.

발사 15분 전에는 위성 배터리를 사용하는 내부전력 모드로 전환되고, 발사 7분 전부터는 발사 자동시퀀스가 시작된다. 발사 명령이 내려지면 1초 뒤 1단 엔진이 점화되고 약 7초 뒤 고체 부스터가 점화되며 이륙하게 된다. 발사 2분 22초(142초) 뒤에는 고체 부스터가 분리되고, 3분 22초(202초) 뒤에는 위성보호덮개(페어링)가 분리된다. 발사 8분 50초(530초) 뒤에는 주엔진이 분리되고 4.5초 뒤 2단 엔진이 점화된다.

발사체가 목표 궤도에 진입하는 시점은 발사 뒤 25분 29초(1529초) 뒤다. 천리안2B호는 발사 31분 뒤인 49분에 발사체로부터 분리되고 발사 40분 뒤인 7시 58분 호주 야사라가 관제소와 첫 교신을 할 예정이다. 교신은 1차적으로 위성 발사의 성공 여부를 판가름하는 중요한 이벤트다. 이후 발사 1~2시간 뒤에 태양전지판 전개까지 마치면 발사 당일 확인할 수 있는 절차는 모두 끝난다. 이후 약 2주 뒤 위성을 동경 128.2도 위치에 정확히 보내면 본격적인 시험운용이 시작된다. 최재동 항우연 정지궤도복합위성사업단장은 “위성 연료의 70%를 위성을 제 자리에 보내는 데 투입한다”며 “정확도가 필요한 매우 중요한 작업으로 이 기간까지 긴장의 끈을 놓을 수 없다”고 말했다.

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태양전지판을 전개한 천리안위성 2B호의 모습. 한국항공우주연구원 제공.

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천리안2B호는 발사 후 약 한 달간 궤도전이 과정을 거쳐 고도 3만 6000㎞의 정지궤도에 안착하면 내년부터 미세먼지 같은 대기환경 정보를 관측해 한반도에 보내게 된다. 적조·녹조 등 해양환경 정보는 오는 10월부터 제공할 계획이다.

천리안2B의 개발은 2011년 과학기술정보통신부와 환경부, 해양수산부 등 여러 부처의 협력 사업으로 시작되었으며 완성까지는 9년이라는 시간이 걸렸다. 항공우주연구원은 주관 연구기관으로서 2012년 3월부터 각 부처의 시스템 요구사항 검토회의 등을 통해 위성 시스템에 대한 설계를 진행했다. 한국해양과학기술원과 한국항공우주산업, 미국 볼에어로스페이스사, 프랑스 에어버스사 등이 개발에 참여했다.

지난달 초 한국항공우주연구원을 출발해 무진동 항온항습 위성용 컨테이너에 실려 비행기로 발사 장소인 남미 프랑스령 기아나로 옮겨진 천리안 2B호는 발사 전까지 기능시험과 상태 점검, 연료 주입, 발사체 결합 등의 준비 과정을 거쳤다. 발사 점검을 위한 리허설에 이어 하루 전인 18일에는 천리안 2B호를 탑재한 아리안-5 ECA 발사체를 발사대로 이송했다.

기아나|공동취재단 김기범 기자 holjjak@kyunghyang.com

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