기상기술정책 Vol.7, No.2( 통권제20호 ) 2014년 12월 31일발행등록번호 : ISSN 원고모집 기상기술정책 지는범정부적인기상 기후분야의정책수요에적극적으로부응하고, 창의적인기상기술혁신을위한전문적인연구조

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경희 지
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1 Vol.7, No.2(통권 제20호) 2014년 12월 31일 [등록번호 : ] ISSN 특집 12 위성 기술과 활용 칼럼 위성을 활용한 전 지구적 관측 방안 정책초점 기상위성 운영기술의 선진화 방안 관측위성기술의 현황 및 전망 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 위성을 이용한 국가재난감시 체계 구축 위성영상서비스 시장 빅뱅과 새로운 관점 논단 우주기상의 연구 현황 및 발전 방향 해외기술동향 기상위성 기술 정책 정보 동향 위성기반 작전기상 소개

2 기상기술정책 Vol.7, No.2( 통권제20호 ) 2014년 12월 31일발행등록번호 : ISSN 원고모집 기상기술정책 지는범정부적인기상 기후분야의정책수요에적극적으로부응하고, 창의적인기상기술혁신을위한전문적인연구조사를통해기상 기후업무관련분야의발전에기여할목적으로발간기획되었습니다. 본 기상기술정책 지는기상 기후분야의주요정책적이슈나현안에대하여집중적으로논의하고, 이와관련된해외정책동향과연구자료를신속하고체계적으로수집하여제공함으로써기상정책입안과연구개발전략수립에기여하고자정기적으로발행되고있습니다. 본지에실린내용은집필자자신의개인의견이며, 기상청의공식의견이아님을밝힙니다. 본지에게재된내용은출처와저자를밝히는한부분적으로발췌또는인용될수있습니다. 기상기술정책 에서는기상과기후분야의정책이나기술혁신과관련된원고를모집하고있습니다. 뜻있는분들의많은참여를부탁드립니다. 편집위원회의심사를통하여채택된원고에대해서는소정의원고료를지급하고있습니다. 원고매수 : A4 용지 10매내외 원고마감 : 수시접수 보내실곳및문의사항은발행처를참고바랍니다. 더자세한투고방법은맨뒷편의투고요령을참고바랍니다. 기상기술정책 편집위원회 발행인 : 고윤화편집기획 : 국립기상연구소정책연구과편집위원장 : 남재철편집위원 : 김백조, 김금란, 장동언, 전영신, 배덕효, 이우성, 박중훈, 반기성편집간사 : 김정윤, 이경미, 김인겸 발행처 주소 : ( ) 제주특별자치도서귀포시서호북로 33 국립기상연구소전화 : 팩스 : yjk@kma.go.kr 인쇄 : 미래미디어

3 제 7 권제 2 호 ( 통권제 20 호 ) 2014 년 12 월 31 일발행 기상기술정책 C o n t e n t s 특집 : 위성기술과활용 칼럼 03 _ 위성을활용한전지구적관측방안 / 고윤화 정책초점 06 _ 기상위성운영기술의선진화방안 / 김방엽 16 _ 관측위성기술의현황및전망 / 김병진 25 _ 연구개발용위성의현업활용성제고방안 / 안명환 44 _ 위성을이용한국가재난감시체계구축 / 윤보열, 염종민, 한경수 57 _ 위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 / 조황희 논단 68 _ 우주기상의연구현황및발전방향 / 김용하 해외기술동향 82 _ 기상위성기술 정책정보동향 / 국가기상위성센터위성기획과 93 _ 위성기반작전기상소개 / 국립기상연구소정책연구과

위성을활용한전지구적 관측방안 칼럼 고윤화 기상청장 위성영상을보시겠습니다. 9시뉴스의말미에등장하는기상캐스터가꼭하는멘트이다. 이처럼위성영상은시청자들이직관적으로날씨를이해할수있는주요수단이되었다. 하지만기상위성의역사가약 50년정도로짧은것을아는사람은많지않다.

5 위성을활용한전지구적 관측방안 칼럼 고윤화 기상청장 위성영상을보시겠습니다. 9시뉴스의말미에등장하는기상캐스터가꼭하는멘트이다. 이처럼위성영상은시청자들이직관적으로날씨를이해할수있는주요수단이되었다. 하지만기상위성의역사가약 50년정도로짧은것을아는사람은많지않다. 기상위성관측은초기에넓은지역의구름분포와변화를관측하여일기예보를단순히지원하는수준이었으나, 기술발전에따라대기중수증기, 해수면온도, 식생변화는물론지구온난화의증거자료를측정하는수준에이르기까지다양한실제기상업무에이용되고있다. 기상선진국에서는위성을이용한지구관측이자연재해에대한조기대응의핵심요소가된지이미오래이며, 남 북극의오존홀 / 빙하의장기변화와같은대규모환경변화현상을관할하는데도인공위성없이는불가능하다. 우리나라는 2010 년 6월전세계에서 7번째로정지궤도위성인천리안위성을발사함으로써기상위성운영국반열에올라세계기상업무를지원하고있다. 과거에는태풍이나집중호우, 황사등이한반도주변에서발생하여신속한예보가필요한상황에서도 30분에 1번씩일본으로부터제공받는위성자료를기다려야했다. 하지만천리안위성은한시간에 8번한반도주변관측이가능하여우리가원하는시간에원하는지역을관측할수있게되었다. 또한위성자료의응용분야확대를통해기후변화감시및 기상기술정책

6 C.o.l.u.m.n 에너지활용, 수문, 해양등다양한국가 사회적이슈에대응하는것은물론자료축적을통해관련학문발전에도이바지할수있게되었다. 위성기술의발전에따라서그역할과범위가확대되고있으며사회경제효과에대한기여가재조명되고있다. 기상위성자료및산출물은재난상황에서인명및재산을보호하는데널리활용되기도한다. 다수의정지궤도위성을보유한중국의경우태풍등재난발생시위성을특별관측모드로전환하여 1시간이내에해당지역의위성영상을 6분간격으로제공하고있다. 이는태풍중심위치및강수예보의정확도를향상시켜재난으로부터국민의생명과재산을보호하는데기여하고있다. 현재전세계적으로개발이진행중이거나발사예정인차세대정지궤도위성은 10 분이내영상관측이가능하도록제작하고있기때문에향후에는재난대응이정상관측모드에서도가능할것이다 년발사예정인우리나라의정지궤도기상위성 (Geo-Kompsat-2A) 도 10 분마다전구관측이가능하며, 위험기상발생시 2분마다특별관측이가능할것이다. 한편, 미국, 유럽등선진국에서는기상위성이재난재해대비에활용될때사회 경제적으로미치는편익을정량화하려는노력을기울여왔다. 최근에는이들국가의연구기관들을중심으로위성운영기관간테스크포스팀을꾸려위성관측시스템의사회경제적편익을정의하고, 신뢰성있는정량화방법을개발하려하고있다. 노력의일환으로유럽은재산보호, 유럽경제그리고개인사용자라는세분야에대한위성의가치분석을통해위성을활용한예보정보가연간 62조의경제적효과가있음을추정하였다. 유사하게우리의기상청은후속정지궤도위성기상탑재체개발을통해인적 재산피해, 기상산업부가가치및비용절감등의요소에서기상위성이운영될 10 년동안연간 600억원의경제성이있음을보고하였다. 이처럼인공위성은국가간협력과같은정치적가치, 예보기술향상과같은기술적가치, 재해예방및대비와같은사회적가치뿐만아니라, 지구온난화감시및적응전략마련이라는인류의생존권이걸린보편적가치를지니고있다. 또한우수한위성제작기술과달리열악한발사체개발기술수준은향후우리가노력해야할부분이기도하다. 우주분야의거대과학기술은국가의지속적지원이필요하며, 수많은시행착오가불가피한분야이다. 위성선진국들의 50여년간의경험을단기간에따라잡기는어려울것이나, 독자위성개발과정의성공과실패의경험을통해축적되는기술과노하우를대한민국이우주개발선진국으로나아가는소중한밑거름으로활용하여야할것이다. 4 Meteorological Technology & Policy

7 정책초점 기상위성운영기술의선진화방안 김방엽 관측위성기술의현황및전망 김병진 정책초점 연구개발용위성의현업활용성제고방안 안명환 위성을이용한국가재난감시체계구축 윤보열, 염종민, 한경수 위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 조황희

8 정책초점 기상위성운영기술의선진화방안 김방엽한국항공우주연구원정지궤도위성관제팀장 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 본론 - 국내기상위성운영기술의선진화방안 Ⅲ. 결론 - 무엇을바꿔야하는가? 본격적인위성활용의시대에접어든현상황에서국내기상위성운영기술을선진화시키기위해서는기상위성자료의생산측면에서의 자료결합 과활용측면에서의 운영기관의세분화및전문화 가필요하다. 기상위성운영기술을선진화하고거기에서창출되는정보의가치를높이기위해서는 공개 와 소통 의기반이조성되어야한다. 자유로운정보활용과커뮤니케이션의기반위에진정한기상위성운영기술의선진화와우주산업분야의새로운가치가창조될수있을것이다. 6 Meteorological Technology & Policy

9 기상위성운영기술의선진화방안 I. 서론 우리나라최초로기상관측임무를띠고지구정지궤도에서운영중인천리안위성 이발사된지벌써만 4 년이훌쩍지났다 년 4 월 1 일부터시작된정규운영기 간도올해 9 월 30 일을기점으로 3 년 6 개월즉, 7 년으로예정된임무운영기간의절 반을넘겼다. 천리안위성은 2014 년 11 월현재아무런사고없이순조롭게맡은바 임무를충실히수행하고있다. 필자는 2003 년부터시작된천리안위성개발사업의 첫단계부터참여하였고발사부터지금까지천리안위성의임무관제를담당해오고 우리나라는이제위성개발시대를벗어나위성활용시대에접어들었다 있다. 이에이지면을빌어천리안위성의개발과운영을위해애쓴많은분들의노력 이훌륭한결실을맺고있음에깊은감사를드리는바이다. 천리안위성의예정된임무기간이절반을넘은지금, 그후속위성인정지궤도복 정책초점 합위성 2A와 2B의개발도차질없이진행되고있다. 천리안과달리정지궤도복합위성 ( 이하 정복위성 ) 은기상관측전용인 2A위성과해양및환경관측을담당하는 2B위성, 이렇게 2기의위성으로나뉘어개발되고있다. 천리안외에도다목적실용위성과과학위성, 큐브샛등국가주도로개발된위성과민간개발위성을합해서크고작은 10기이상의위성을발사하였으니이제는우리나라도 최초 라는타이틀만을강조하는 위성개발 시대를벗어나실질적인 위성활용 의시대로접어들고있다고보아야할것이다. 본글에서는본격적인위성활용의시대에접어든현상황에서, 앞으로위성의관측자료를기상예보와기후변화모델개발에더욱심도있게활용하기위해서어떤방향으로나아가는것이효과적이될것인지를고찰해보고자한다. 특히우리보다훨씬이전부터기상위성을운영해온미국과유럽에서현재추진중인기상위성개발계획을참고하여우리의상황에적합한방안을제안해보고자한다. 특히다음의사항들을중심으로이야기하고자한다. - 국내기상위성운영기술의선진화방안 1. 기상위성자료의생산측면에서의방안 자료의결합 2. 기상위성자료의활용측면에서의방안 운영기관의세분화또는전문화 기상기술정책

10 정책초점 날씨와기후변화를더잘이해하기위해두가지이상의위성관측자료를결합하여사용해야할것이다 - 선진국의기상위성운영사례 - 우리나라기상위성운영기술선진화방향 - 결론 : 무엇을바꿔야하는가? II. 본론 - 국내기상위성운영기술의선진화방안 자료의생산측면에서는결합을, 활용측면에서는세분화, 전문화를지향 필자는본글에서미래의우리나라기상위성의운영기술선진화를논함에있어결합 (Combination) 과분화 (Specialization) 라는두개의, 어쩌면서로반대되는의미를가진키워드로풀어가고자한다. 자료의생산 이라는측면에서는 결합 을, 자료의활용 이라는측면에서는 분화 를키워드로삼고자한다. 자료의생산에있어서 결합 이라함은다음의세가지를뜻한다. 첫째, 정지궤도위성과극궤도위성의자료결합, 둘째, 지구관측위성과태양활동감시위성, 우주환경감시위성관측자료의결합, 그리고셋째, 광학위성자료와레이더위성자료의결합이다. 또한자료의활용에있어서 세분화혹은전문화 란다음의세가지를지향한다는의미이다. 첫째, 기관간의협력운영체제 ( 전문기술의분업화 ), 둘째, 해외기상위성운영기관과의협력, 끝으로국가주도의위성운영으로부터전문기술을가진민간기업으로의아웃소싱, 즉위성운영의민영화이다. 1. 기상위성자료의생산측면에서의방안 - 자료의결합 먼저 자료의생산 즉, 기상위성이관측하여지상으로송신하는관측자료의수신과보정, 전처리, 2차가공등에관해살펴보기로하자. 결론부터말하자면, 대기변화의역학관계를파악하고시간의흐름에따라날씨와기후의변화를지금보다더욱정확히알기위해서두가지이상의위성관측자료를결합하여함께사용하는것이앞으로의방향이되어야할것이다. 즉, 기상예보를위해정지궤도기상위성 8 Meteorological Technology & Policy

11 기상위성운영기술의선진화방안 자료와저궤도 ( 극궤도 ) 기상위성자료를함께사용하거나지구관측위성외에도지 구대기변화의주원인이되는태양활동감시위성의자료를같이사용하는것이다. 일반적으로저궤도위성인극궤도기상위성은지표면의동일지역을재방문하는 주기가 24 시간보다훨씬길기때문에국지적인일일예보에는적당하지않은것으 로알려져왔다. 하지만엘니뇨와라니냐같은전지구적인기후변화가국지날씨의 변화에도적지않은영향을주는것이이미알려졌으므로두종류의위성자료를 함께사용하여장단기변화에모두활용가능한예보모델을개발하는것이가능 하리라생각된다. 해외정지궤도기상위성의자료와우리위성의관측자료를동시 위성의자료결합을통해시너지효과를만들어낼수있다 에사용하여기상예보에활용하는업무를기상청에서는이미오래전부터진행해 왔으며이에대한많은노하우 (know-how) 도축적된상태라고볼수있을것이다. 정책초점 정지궤도위성관측자료의결합이나정지궤도와극궤도위성의자료결합을통해얻을수있는이점에대해서는항공대연구보고서 ( 장영근등, 2010) 에잘나타나있다. 즉, 정지궤도위성끼리혹은정지궤도와저궤도위성의자료결합을통해시공간해상도의증대, 분광해상도및범위, 공간커버리지등에서성능향상을기대할수있다. 또한입체적인분석에의한추가산출물확보등의시너지효과를기대할수가있는것이다. 사운더를탑재한위성의자료를확보할수있다면 3차원의기상변화모델을개발할수있는매우독보적인결과를만들어낼수도있을것이다. 국내위성의자료결합만으로이와같은시너지효과가부족하다면해외위성의자료와연계하는방법도가능할것이다. 다행히기상위성자료는국가간에무상으로상호제공하는것이관례로여겨져왔다. 여기서잠시, 기상위성운영선진국에서가까운미래에운영할계획으로개발이진행중인기상위성에는어떤것이있는지살펴보고가기로한다. 먼저최초의기상위성 TIROS를발사했던미국은현재운영중인 GOES-N 시리즈의후속위성인 GOES-R 시리즈를 2016 년부터 2025 년사이에발사할예정이다. GOES-R 위성은 16채널촬영이가능한 ABI (Advanced Baseline Imager) 기상영상센서를탑재하고있으며전구 (Full Disk) 관측에소요되는시간도기존 27분에서 5분으로크게단축시켰다. 특히 GOES 위성을운영하는미국 NOAA( 해양대기청 ) 에서 기상기술정책

12 정책초점 미국과유럽연합은자료의결합을위해정지궤도와극궤도위성을동시에운영하고있다 는 GOES-R 위성시리즈와비슷한시기에극궤도위성인 JPSS (Joint Polar Satellite System) 시리즈를지구궤도에올려서정지궤도위성과극궤도위성을동시에운영하여양위성자료의동시활용효과를기대하고있다. 여기에 2011 년 10월 28일에발사된지구환경관측위성 Suomi NPP (National Polar-orbiting Partnership) 위 성의관측자료역시활용하고있다. 유럽연합의 Eumetsat 역시미국과유사한위성관측체계를유지할방침이다. 현재는정지궤도기상위성인 MSG (Meteosat Second Generation) 시리즈와극궤도위성인 Metop, 지구관측위성인 Jason-2 위성을운영하고있으며 2018 년이후에각각정지궤도에는 MTG (Meteosat Third Generation), 극궤도에는 EPS- SG (Eumetsat Polar System - Second Generation) 를투입할예정이다. 지구관측위성은 Jason-3 가뒤를이을예정이다. MTG 위성은 MSG 보다 더크고더좋게 만드는것을목표로개발될것이다. 이위성들은수치예보 (NWP, Numerical Weather Prediction) 와나우캐스팅 (Nowcasting) 목적에적합하도록개발될것으로알려졌다. 총 6기의정지궤도위성으로구성되며각위성의중량은 3톤이다. 영상관측기 (Imager) 위성인 MTG-I 위성 4기, 사운더 (Sounder) 위성인 MTG-S 위성 2기로구성될예정이며첫번째위성은 2018 년에발사될예정이다. MTG-I 위성에는미국의 ABI와마찬가지로 16채널관측이가능한 FCI (Flexible Combined Imager) 센서가탑재된다. 기본적으로 10분이내전지구촬영이가능할것이다. 주탑재체인 FCI 외에도 LI (Lightning Imager) 관측센서가탑재되어구름속및구름과지상간의번개를관측할수있게된다. 번개는대기중의산화질소를발생시키는것으로알려져있어서장기적으로번개발생을관측함으로써대기변화에주는영향을예측할수있는기술연구를목표로하고있다. 게다가 NOAA의 GOES-R, GOES-S 위성에탑재될 GLM (Geostationary Lightning Mapper) 와자료호환이가능하다고한다. MTG-S 위성은적외선과자외선사운더, Sentinel-4 (Ultraviolet Visible Near-infrared) 분광기를탑재할예정이다. 일본의경우에는현재운영중인 MTSAT-1R, MTSAT-2 위성의뒤를이어올해 10월에발사된히마와리 8호와 2년후에발사될히마와리 9호, 두기의정지 10 Meteorological Technology & Policy

기상위성운영기술의선진화방안 궤도기상위성이대기변화연구와기상예보에주로사용될예정이다. 히마와리 (Himawari, 해바라기 ) 8 호는올해 10 월 7 일에발사되었고 16 일에동경 140.7 도궤 도에안착하였다. 일본의경우에는구체적인극궤도기상위성개발계획은 아직알려진바가없다. 다음의 < 표 1> 은히마와리 8 호위성의관측대역을 나타낸다.

13 기상위성운영기술의선진화방안 궤도기상위성이대기변화연구와기상예보에주로사용될예정이다. 히마와리 (Himawari, 해바라기 ) 8 호는올해 10 월 7 일에발사되었고 16 일에동경 도궤 도에안착하였다. 일본의경우에는구체적인극궤도기상위성개발계획은 아직알려진바가없다. 다음의 < 표 1> 은히마와리 8 호위성의관측대역을 나타낸다. 히마와리 8 호역시 16 채널기상영상센서를탑재하였다. 이상과같이미국, 유럽연합, 일본등의최신기상위성시스템은정지궤 도위성과저궤도위성의자료를동시에활용하여더욱효과적인기상예보 에활용하는추세이다. 여기에더해서지구관측위성과태양활동감시위성, 위성정보의부가가치창출을위해기술세분화와정보에대한접근성을높여야한다 < 표 1> 일본의히마와리 8 호위성의기상영상센서관측대역 우주환경감시위성의관측자료까지결합함으로써그시너지효과를극대 화하고있다. 정책초점 앞에서논의한정지궤도기상위성과저궤도기상위성간의자료결합, 기상위성자료와우주관측위성간의자료결합에지표면의반사효과를측정할수있는레이더위성의자료까지더해질수있다면새로운형태의기상예보모델개발도기대할수있으리라생각된다. 이부분에있어서 2013 년 8월에발사된다목적실용위성 5호의활약을기대해본다. 2. 기상위성자료의활용측면에서의방안 - 운영기관의세분화또는전문화 이제는 자료의활용 이라는측면에서살펴보기로한다. 위성자료의활용분야를확대하고정보의가치를더욱다양화하기위해서는해당정보를활용할대상자들이쉽게접근할수있는길을열어주어야하는것이당연한이치일것이다. 그러한방안중의하나로위성정보의부가가치창출을위한기술세분화와위성정보에대한접근성을높이는방안을제안하고싶다. 위성운영을통해축적된정보들은마치보석을가공하기전의원석과같아서가공하기에따라여러가지부가가치를창출할수있는가능성을가지고있다. 이러한가치를만들어내기위해서는기술력을가진개인이나집단이쉽게자료에접근할 기상기술정책

14 정책초점 기관, 기업, 대학간협력과상호기술교류가가능한체제구축이필요하다 수있어야하고새로운이론과가공기술을활용할수있는여건을마련해주어야 한다. 위성을운영하는몇몇부처나국가기관에서폐쇄적인활용을해서는안될것 이며기술과아이디어를가진일반에게공개함으로써새로운가치창출을할수있 는기회를제공하여야할것이다. 또한연구기관은물론이고기업이나대학을포함하여기상위성의자료활용을원하는정부기관과민간기업, 민간단체사이의협력체계를강화하고실질적인상호기술교류가가능한체제를만드는것이다. 이때중요한것은자료활용기술을세분화하여분담하고, 아주세밀한부분에서기술개발이진행될수있도록종합적인여건이마련되어야한다는것이다. 이에대해서는정부에서도여러가지구체적인안을제시하고있으며대표적인예가위성정보활용촉진센터 ( 가칭 ) 와위성정보 [ 그림 1] 천리안위성의운영기관업무분담 천리안위성운영 한국항공우주연구원국가기상위성센터한국해양과학기술원한국전자통신연구원 활용기술교육센터의설립이다. 이와관련한공청회도개최한바가있다. 이와관련한예로써현재천리안위성운영에참여하 - 위성명령전송및상태감시 - 임무계획작성 - 위성궤도운영 - 이벤트예측 - 지상관제및영상처리시설운영 / 관리 - 기상탑재체관측계획작성 - 기상관측영상전처리및영상자료배포 - 기상영상전문분야활용연구 - 기상영상장비운영 / 관리 - 해양탑재체관측계획작성 - 해양관측영상전처리및영상자료배포 - 해양영상전문분야활용연구 - 해양영상장비운영 / 관리 - 통신탑재체운영계획수립 - 통신중계기사용기관기술지원 - 통신지상국운영 / 관리 는기관들의업무분담과활용기관들의체계를살펴보자. 먼저천리안위성의운영은 [ 그림 1] 과같이 기술용역전문업체지원기술용역전문업체지원기술용역전문업체지원 기술용역전문업체지원 4 개기관에서각각분담하 고있다. 한국항공우주연구원 ( 항우연 ) 에서는위성임무관제, 영상수신및처리백업, 그리고영상자료의백업저장등을담당하고있으며이러한업무는항우연위성정보연구소에서수행하고있다. 또한기상청소속기관인국가기상위성센터에서는기상탑재체영상자료의수신과처리, 배포업무를하고있으며, 항우연의주관제시스템에문제가생길경우를대비한부관제시스템운영도맡고있다. 안산에위치한한국해양과학기술원해양위성센터에서는해양탑재체영상자료의수신과처리, 배포등을 12 Meteorological Technology & Policy

15 기상위성운영기술의선진화방안 담당하고있다. 천리안위성에탑재된세번째임무탑재체인 Ka- 대역우주통신중계 기에대해서는한국전자통신연구원이그운영을담당하고있다. 천리안기상영상자료의활용은주로기상청산하국가기상위성센터에서담당하 고있는데이곳에서직접수신한기상영상자료들은보정과전처리, 표준포맷으로 의변환단계를거쳐최종사용자들에게지상망과위성망을경유해서전송되고있 다. 천리안위성의해양영상자료에대해서는한국해양과학기술원해양위성센터에 서담당하고있는데해양탑재체자료에대해서는국내는물론해외연구기관에서 도상당한관심을보이고있고자료활용에도적극성을나타내고있다. 광학탑재체 해외기상위성운영기관과의다각적인협력을강화해나가야한다 는아니지만천리안위성의통신중계기탑재체도공공분야와초고속광대역위성 통신분야에활발히활용되고있다. 정책초점 앞에서잠깐언급한바와같이해외의기상위성운영기관과의다각적인협력을강화해나가야한다는것도빼놓을수없는선진화방안중의하나이다. 천리안위성이발사되기전, 자국기상위성이없던시절에우리나라는일본의기상위성 GMS 에서내려오는일본열도기상관측사진에들어있는한반도영상을기상예보에사용해왔다. 현재세계적으로 NOAA( 미국해양대기청 ), EUMETSAT( 유럽연합기상위성기구 ), JMA( 일본기상청 ), CMA( 중국기상청 ), 그리고러시아와인도등이우리보다먼저기상위성을활용했던나라들이다. 우리는앞으로기상위성보유국으로서이들과어깨를나란히하며동등한지위에서자료를공유할수있는위치에있게되었다. 이러한이점을충분히활용하여다른나라의위성이관측한자료를함께사용하여좀더심도있는예보가가능하도록해야할것이다. 끝으로위성운영의선진화방안의하나로국가주도의위성운영중일부기술분야를민간위성운영전문기업으로민영화하는방안을제안하는바이다. 여기서일부기술분야라함은구체적으로는위성의임무관제와지상시스템장비구축및관리부분을의미한다. 미국처럼우주산업분야에서첨단에있는선진국에서는이미많은우주기술분야, 심지어우주발사체분야마저민영화하고있음은익히잘알려진사실이다. 우주분야에서후발주자임이확실하고아직가야할길이먼우리나라지만이미많은경험이있는위성관제와국내기술로가능한수준에오른관련 기상기술정책

16 정책초점 위성관제, 소프트웨어개발부터민영화정책을추진할수있을것이다 소프트웨어개발과같은세부분야에서는민간에기술을이양하는민영화정책을 추진해볼수있지않을까생각한다. 이러한민간기업으로의기술이전과민영화는 우주를무대로하는새로운전문산업분야를창조하는길이될수도있을것이다. 굳이우주분야가아니어도위성정보를활용하는데필요한부수적인기술분야, 예를들어슈퍼컴퓨터를활용한자료처리와수치예보기술분야에서도전문기업의 참여를더욱유도할수있다면이또한좋은결과를기대할수있으리라여겨진다. III. 결론 - 무엇을바꿔야하는가? 결론은공개와소통, 커뮤니케이션, 다양한네트워크를활용하는것 최근들어각광받고있는 IT 용어중의하나에 플랫폼 (Platform)' 이라는말이있다. 본래의뜻은기차역의승강장을말하는것이지만 IT 분야에서의플랫폼은기술개발자와기술의수요자들이자유로이만나새로운가치를만들어내는일종의광장, 터전, 틀, 체계등의의미로사용된다. 애플社의앱스토어, 구글의안드로이드운영체계등이그한예인데플랫폼의대표적인특징중의하나는그플랫폼을만든사람의의도와무관하게전혀예측하지못한방향에서무궁무진한가치가만들어질수있다는것이다. 사람과사람이만나는곳, 기술개발자와기술수요자가만나는순간전혀새로운세계, 새로운분야가열릴가능성이잠재한다는것이다. 위성정보의활용분야역시그러한잠재력이있는곳이아닌가필자는상상해본다. 다만이러한상상이구체화되려면몇가지기본바탕이전제되어야한다. 플랫폼산업의가장중요한특징을뽑으라면 공개 와 소통 이라할수있다. 모든자료는누구에게나열려있어야하고, 자유로운접근이가능해야한다. 또한플랫폼에접속한사람들간에원활한소통과제한없는의견교환이보장되어야한다. 위성운영기술을선진화하고거기에서창출되는정보의가치를높이기위해서는바로이러한 공개 와 소통 의기반이조성되어야할것이다. 14 Meteorological Technology & Policy

17 기상위성운영기술의선진화방안 자유로운정보활용과커뮤니케이션의기반위에서진정한위성운영기술의선진 화와우주산업분야의새로운가치창조가진행될수있으리라생각한다. 정보의가치를높이기위해서는공개와소통의기반이조성되어야한다 참고문헌 강용혁등, 2013: 신재생에너지자원지도및활용시스템구축사업. 한국에너지기술연구원연구보고서, pp 고윤화, 2014: 기상위성보유국을넘어위성기술자립국으로. 전자신문 일자. 김백조등, 2013: 기상정보활용및가치창출지원연구. 국립기상연구소연구보고서, pp 김영화등, 2013: 위성지구환경변화감시및전지구강수관측위성활용기술개발. 국립기상연구소연구보고서, p. 16. 류상범등, 2011: 위성을통한지구환경변화감시기술및전지구강수관측위성 (GPM) 활용기술개발. 국립기상연구소연구보고서, pp 배덕효등, 2009: 기후변화대응수문 기상통합시스템구축및추진방안 (5 개년 ) 마련. 기상청위탁연구보고서 ( 세종대학교 ), pp , 정책초점 손병주등, 2009: 기상위성의활용성확대및연구개발협력체계구축을위한연구. 기상청위탁연구보고서 ( 서울대학교등 ), pp. 5-16, , 2011: 위성관측및활용연구회. ( 재 ) 기상지진기술개발사업단위탁연구보고서 ( 서울대등 ), pp. 1-4, 안명환, 2012: 기상위성의태동 : 최초의기상위성 TIROS. 한국기상학회지, 22(4), pp , 2014: 현업용기상위성에대한주도권다툼 : 1960 년 TIROS 발사이후. 한국기상학회지, 24(2), pp 이민형등, 2011: 기상 R&D 성과분석및성과관리개선방안정책연구. 기상청위탁연구보고서 ( 과학기술정책연구원 ), pp 임형택등, 2013: 창조경제실현을위한기상기후정보의융. 복합정책개발연구. 기상청연구보고서. 장영근등, 2010: 천리안위성기상자료처리및활용기술개발을위한기획연구보고서. 기상청위탁연구보고서 ( 한국항공대학교 ), pp , 홍성은등, 2010: 초단기및실황예보지원을위한위성활용예측정보산출기술개발 II. 국가기상위성센터위탁연구보고서 ( 지아이소프트 ), pp EUMETSAT, 2014: Monitoring Weather and Climate from Space (Central Operation Report for the period January to June 2014), EUMETSAT HQ. 기상기술정책

18 정책초점 관측위성기술의현황및전망 김병진 ( 주 ) 쎄트렉아이대표이사 ktbaek@satreci.com Ⅰ. 국내지구관측위성개발현황 Ⅱ. 세계지구관측위성개발현황 Ⅲ. 대응전략 Ⅳ. 결론 최근기상정보를활용한사업영역이확대되면서고품질관측자료를위한위성의수역시증가하였다. 현대의위성산업에서우위를점하기위한전략에는기존방식을더욱발전시켜성능이향상된고성능위성을이용하거나다수의위성을이용하여시간해상도를향상시키는방법이있다. 또한이미국내산업계가충분히가지고있는중소형위성체기술을적극활용하여저궤도기상위성을개발한다면비용과위험은낮추면서도높은성능의독자기성위성을확보할수있다. 이와함께탑재체기술을국산화하기위한노력이병행된다면국내위성산업체의경쟁력향상과과학기술수준의향상을함께추진할수있을것이다. 16 Meteorological Technology & Policy

19 관측위성기술의현황및전망 I. 국내지구관측위성개발현황 우리나라최초의인공위성인우리별위성시리즈를포함한대부분의과학기술 위성시리즈는지구관측장비를탑재하였다. 또한정부주도로개발한다목적실용 위성시리즈도저궤도에발사된관측위성이었고, 통신해양기상위성은해양과기 상관측목적의지구관측탑재체가실려정지궤도에발사되었다. 이처럼우리정부 의투자로이루어진대부분의인공위성들은지구관측목적을가지고개발이추진 되었다. 최근기상정보자체가상업적인목적을가지는새로운시장으로부각 해외에서도초기단계의우주개발은지구관측임무로시작되는비슷한패턴을 발견할수있다. 이것은지구관측위성이통신, 항법, 과학목적의위성보다기술적인 진입장벽이상대적으로낮으면서도영상을필요로하는명확한수요를가지고있 정책초점 는기술적, 정책적환경에따른결과로보여진다. 지구관측위성은다양한영상의품질요소가있으나영상의공간해상도가가장핵심적인품질지표가된다. 일반적인저궤도관측위성은공간해상도성능을가장중요한성능목표로개발되고있다. 반면기상관측위성의경우는보다넓은지역을관측하고촬영된영상데이터로부터과학적으로의미있는데이터를생성하는부분이일반관측위성에비해상대적으로강조가되는특징을가지고있다. 과거기상위성은과학연구, 일기예보와같은학문적목적이나공공적수요에대응하기위해개발되어왔던반면최근에는기상정보자체가상업적인목적을가지는새로운시장으로부각되고있다. 기상예보에대한정확성, 획득주기등이급격하게발전함에따라지역별맞춤형예보, 농작물의선물거래에활용등다양한서비스사업이구체화되거나이미상업화단계에있다. 기상기술정책

20 정책초점 상업적인사업자가대거등장하면서위성의수증가 II. 세계지구관측위성개발현황 1. 기상위성이외지구관측위성시장에대한전망 기상위성을제외한지구관측위성의시장변화를 2012 년을기준으로전후 10년을비교하여분석한 Euroconsult 자료에따르면지구관측위성의수가두배이상증가하고시장의규모도급격하게커졌지만, 위성의무게와평균가격은 30% 를전후하여감소하는추세를보일것으로전망하고있다. 가장중요한변화는위성의숫자가이전과는비교할수없을만큼증가한다는사실이다. 이는지구관측위성을발사하려는국가의숫자가 30% 정도증가한것도하나의요인이겠지만, 이보다 < 표 1> 기상위성이외지구관측위성시장의세계적변화추세 구분 2003~2012년 2013~2022년 비고 위성수 대폭증가 발사국가수 증가 위성의무게 1,115 kg 829 kg 감소 평균위성가격 86백만불 62백만불 감소 위성제조시장규모 152억불 279억불 대폭증가 는기존의위성보유국가들중에서근래새로운상업적인사업자가대거등장하고이들이한번에여러대의위성을동시에운용하려는위성군 ( 衛星群, constellation) 사업을계획하고있는결과로해석된다. 2. 기상관측위성의개발현황및전망 기상위성의시장변화를따로분석하면전후 10년동안발사되는기상위성의수가두배이상증가하는것을알수있다. 그러나주요기상위성의제조시장은앞으로도자국프로그램수요에의존하고, 발사국가도변화가없는것으로나타나고있다. 향후기상위성기술개발추세는저궤도위성의발사수가정지궤도위성발사수에비해상대적으로더크게증가하고, 정지궤도위성은점점더크고비싸지는반면, 저궤도위성은점점더작아지고가격이낮아지는것으로해석할수있다. 정지궤도위성데이터와의차별성으로인해저궤도기상관측위성이최근국내에서많은관심을받고있다. 가장대표적인것은미국의 NOAA 위성으로전체길이 18 Meteorological Technology & Policy

관측위성기술의현황및전망 가 7.2 m 이고발사무게가 2.2 톤에이르는대형위성이다. 대기온도프로파일, 습도 프로파일, 구름및해면측정영상기, 온도사운딩, 표면온도및구름검출등을 목적으로한다양한탑재체를가지고 마이크로웨이브를탑재한 ATMS 장비는 1/3 크기로소형화가능 있다.

Aqua, DMSP, WindSat, GPM 등의위성은마이크로웨이브영상장치 구분 궤도 2003~2012년 2013~2022년 비고 전체 28 70 대폭증가 위성수 정지궤도 14 27 증가 저궤도 14 43 대폭증가 발사국가수 정지궤도 7 7 변화없음저궤도 5 5 변화없음 위성의평균무게 정지궤도 2,496 kg 2,815 kg 증가저궤도 1,619 kg

21 관측위성기술의현황및전망 가 7.2 m 이고발사무게가 2.2 톤에이르는대형위성이다. 대기온도프로파일, 습도 프로파일, 구름및해면측정영상기, 온도사운딩, 표면온도및구름검출등을 목적으로한다양한탑재체를가지고 마이크로웨이브를탑재한 ATMS 장비는 1/3 크기로소형화가능 있다. 유럽의경우에는 MetOp 위성이 < 표 2> 기상위성시장의세계적변화추세 대표적인저궤도기상관측위성으로 4 톤이넘는무게와최장 17.6 m의길이를가지는초대형위성이다. NOAA 위성과유사한탑재체이외에도오존모니터링, 우주환경감시, 해면바람측정등보다많은측정장비들을가지고있다. Aqua, DMSP, WindSat, GPM 등의위성은마이크로웨이브영상장치 구분 궤도 2003~2012년 2013~2022년 비고 전체 대폭증가 위성수 정지궤도 증가 저궤도 대폭증가 발사국가수 정지궤도 7 7 변화없음저궤도 5 5 변화없음 위성의평균무게 정지궤도 2,496 kg 2,815 kg 증가저궤도 1,619 kg 1,270 kg 감소 전체 39억불 79억불 증가 총위성가격 정지궤도 22억불 45억불 증가 저궤도 17억불 34억불 증가 평균위성가격 정지궤도 157백만불 169백만불증가저궤도 124백만불 78백만불감소 정책초점 를탑재하여수목분포, 중 / 상층대기 권관측, 바람속도관측등의목적에사용한다. 최근개발된 ATMS장비는마이크로웨이브탑재체로서열적외선탑재체와관측데이터를조합하여매일전구대기온 습도와기압프로파일을제공함으로써우리나라에서도많은관심을받고있다. 특히기존장비 에비해 1/3 크기로소형화함으로써소형위성에탑재가능하다는측면이장점으로부각되고있다. [ 그림 1] NOAA 위성 [ 그림 2] MetOp 위성 기상기술정책

정책초점 최근에는위성기술에서도급격한상업화진행 3. 지구관측위성시장을둘러싼새로운변화 최근해외지구관측위성시장은미국의실리콘밸리를중심으로급격한변화가시 작되고있다. 로켓발사체를상업화한 SpaceX 를시작으로미국에서는오래전부터 우주기술의상업화가지속적으로이루어져왔으며, 최근에는위성기술에서도급격한상업화가진행되고있다.

에성공하였다. 이러한업체들은기존에없 던위성에대한새로운수요 ( 빅데이터등 ) 를 시장에인식시켰으며, 상용기술의활용으로위성의가격을크게낮추고개발기간을획기적으로단축시킴으로써기존위성개발업체들에게신선한충격을가져다주었다. 이러한상용기술을활용한위성개발업체들의등장은앞으로도위성의가격, 위성제조기술에상당한영향을줄것으로보인다.

22 정책초점 최근에는위성기술에서도급격한상업화진행 3. 지구관측위성시장을둘러싼새로운변화 최근해외지구관측위성시장은미국의실리콘밸리를중심으로급격한변화가시 작되고있다. 로켓발사체를상업화한 SpaceX 를시작으로미국에서는오래전부터 우주기술의상업화가지속적으로이루어져왔으며, 최근에는위성기술에서도급격한상업화가진행되고있다. 특히최근구글에인수된 Skybox Imaging이나 100여대의저해상도 (3-5 m) 위성 constellation 을띄우려는 Planet Labs와같은스타트업기업들은기존의위성기술에서사용하는검증된부품이아닌스마트폰, 디지털카메라등에사용되는일반상용부품을사용한위성을발사하여고품질의영상획득 [ 그림 3] Skybox Imaging 의위성군개념도 에성공하였다. 이러한업체들은기존에없 던위성에대한새로운수요 ( 빅데이터등 ) 를 시장에인식시켰으며, 상용기술의활용으로위성의가격을크게낮추고개발기간을획기적으로단축시킴으로써기존위성개발업체들에게신선한충격을가져다주었다. 이러한상용기술을활용한위성개발업체들의등장은앞으로도위성의가격, 위성제조기술에상당한영향을줄것으로보인다. [ 그림 4] Planet labs 의소형관측위성 또한위성개발의비용및시간을단축하 기위해서 Hosted Payload 라는개념의개 발방식도주목을받고있다. 기존에진행되고있는위성은별도의예비공간을제공하고이를활용하여신규탑재체가위성체로부터전력및통신링크를공급받음으로써획기적으로비용을절감하고기간을단축하는것이가능하다. 정지궤도에서의적외선탑재체 CHIRP를올린사업의경우는사 20 Meteorological Technology & Policy

23 관측위성기술의현황및전망 업승인에서발사까지단 39 개월밖에소요되지않았다. 통신위성군에지구관측탑 재체를올리는 Iridium Next 위성도기존의위성개발방식을따르지않는개혁적 인아이디어로분류할수있다. 미래시장의요구에대응하기위한고성능위성이용전략필요 III. 대응전략 1. 공간해상도향상 : 기존위성의고성능화전략 앞에서언급한미래시장의요구에대응하기위한방법으로는우선기존의방식 을더욱발전시켜성능이향상된고성능위성을이용한전략이있을수있다. 전세 정책초점 계위성영상시장의절반을차지하게된대표적인영상사업기업인 DigitalGlobe 는선도기업으로서의위치를유지하고경쟁력을강화하고자미국정부에수출하는영상의공간해상도제한을 25 cm로완화해달라는요청을하였으며, 2014 년 6월미국정부로부터최종승인을받았다. 이를통해얻을수있는추가시장기회의규모가약 4억달러로추정되며, 최근 WorldView-3 이발사되어 0.3 m급영상을공급하는유일한상용업체가되었다. 고해상도영상공급사업자의경우제한된시간에보다높은품질의영상을최대한많이촬영하여공급하는것이이윤을극대화할수있는방법이므로해상도측면이외의다른성능향상을위해서도많은기술발전이이루어지고있다. WorldView-3 위성은최대 1.2 Gbps의전송속도, 3.5 m의지리오차정확도, 초당 3.5도이상의자세제어기동성등의최상급성능을구현하고있다. 2. 시간해상도향상 : 위성군 ( 衛星群 ) 을이용한접근전략 미래시장에대한두번째대응방법으로는다수의위성을이용하는전략이다. 특 히최근등장한다수의신규위성사업자들은기존에시도되지않은상용기술을 과감히사용한발상의전환을통해위성시장에있어커다란변혁을일으키고있 기상기술정책

24 정책초점 지구관측 위성영상을기반으로새로운빅데이터시장의성장기대 다. IT 분야와전자기술의발전을적극활용한신세대사업가들의혁신적인아이디 어로과거에는공상에머물렀던성능의위성들이현실로구현되는결과를보여주 고있다. 실시간, 모바일, 동영상, 변화감시등이이러한사업자의키워드로볼수 있을것이다. 이기업들은시간해상도를더욱중요하게여기는틈새시장을공략하여 24시간실시간에가까운영상서비스를제공하는것을기본적인목표로하고있다. 이를통해과거에는생각하지못했던지구관측위성영상을기반으로한새로운빅데이터시장이성장할것으로기대하고있다. 또한초고해상도위성에대한보완재로서활용할경우비용을최소화하면서도위험을낮출수있으므로두가지서로다른개발방식이융합될수있을것으로기대된다. 3. 우리의저궤도기상관측위성개발전략 우리나라의경우현재까지기술적기반과수요기관의필요성에따라공간해상도를최대화하는방향으로발전해왔다. 하지만기상위성탑재체의경우, 요구되는기술적난이도와높은개발비용으로인해하드웨어기술을확보하지못하고있다. 또한고해상도관측위성에비해지속적인수요창출과산업적인측면에서의경쟁력이문제되어상대적으로기술개발에대한투자가이루어지기어려운현실도있다. 과학적으로보정되지않은기상탑제체는활용이거의불가능하다는점도기반기술이부족한우리나라로서는개발에있어부담스러운부분이다. 우리나라정지궤도위성에탑재되는기상탑재체는이러한요인에의해현재까지해외에서구매로진행되어왔다. 향후에도단기간내에이러한탑재체기술을국내에서자체적으로확보하는것이기술적으로나경제적으로쉽지않을것으로전망된다. 하지만저궤도기상관측위성의경우는약간다른접근방법이가능할것으로판단된다. 우리가 MetOp 같은초대형위성을개발하는방식이아닌우리나라에서가장필요한특화된목적의소형기상관측탑재체를발사하는것이합리적인방법으로여겨진다. 특히 ATMS 같은탑재체는 85 kg의무게로궤도평균 110 W의전력 22 Meteorological Technology & Policy

25 관측위성기술의현황및전망 을소모하고우리에게매우유용한대기온 습도및기압정보를제공해줄수있으 므로상당히매력적인탑재체후보로볼수있다. 이미저궤도지구관측분야에있어서국내산업체의역량은국제시장에서경쟁 력을가지고성과를창출하고있다. 저궤도기상위성의위성체를공급할수있는 역량은국내산업체가이미충분히확보를했다고보여진다. ATMS 와유사한탑재 체를해외구매로진행하되민간이위성체를제작하고전체시스템을조립하여공 급하는방식으로진행한다면기술적, 사업적인위험은높지않을것으로판단된다. 중장기적으로는구매하는탑재체를국산화하는연구개발사업을동시에진행한다 국내산업체의역량은국제시장에서경쟁력을가지고성과를창출하고있다 면우리나라위성산업체의경쟁력향상과과학기술수준의향상을함께추진할 수있을것이라고확신한다. 정책초점 IV. 결론 앞으로의지구관측위성시장은소수의고성능지구관측위성과다수의지구관측위성군 ( 衛星群 ) 이함께양립하는모습이될것으로전망된다. 이는슈퍼컴퓨터와일반컴퓨터, 전투기와일반비행기와같이과거군사기술이민간에서상업화되는과정과매우유사한모습이다. 고부가고성능의지구관측위성은해상도측면이나지리정확도측면에서지속적으로최고수준의성능개선이이뤄지는반면, 지구관측위성군은기존에존재하지않았던새로운목적과상업적시장을중심으로급격히확대해나갈것이다. 후자의위성기술은 1소형화, 2상용기술의활용, 3대량생산의방향으로변화할것이다. 특히, 상용제품을활용한위성기술과기존위성기술의융합을통해위성기술이급격히발전하여, 기존의성능을유지하면서도위성의크기가감소하고, 개발기간이단축되며, 가격도크게하락할것으로예상된다. 대신다수의위성을활용한다양한상업적수요도크게증가할것으로예상된다. 다수의사업자들이경쟁을하고있지만, 새로운시장에성공적으로진입하여고객이필요로하는성능의 기상기술정책

26 정책초점 탑재체국산화를통해위성산업의경쟁력향상도모 위성군을경제적으로신속하게생산하여공급할수있는기반을가진기업만이생존할것으로전망된다. 따라서우리는전통적인방식의우주기술과새로운방식의상용우주기술을적절히활용하여, 위성의성능을지속적으로개선하는동시에시 장에서필요로하는다양한형태의위성을대량생산할수있는기술개발에노력 을기울여야할것이다. 저궤도기상위성개발전략의일환으로우리에게필요한기상탑재체해외구매를 하더라도이미국내산업계가충분히가지고있는중소형위성체기술을적극활용 하여개발을한다면비용과위험은낮추면서도높은성능의독자기상위성을확보 할수있을것이다. 이와더불어탑재체기술을국산화하는노력을기울인다면중 장기적으로도우리의기술수준을높일수있을것이다. 24 Meteorological Technology & Policy

27 정책초점 연구개발용위성의현업활용성 제고방안 안명환이화여자대학교교수 Ⅰ. 소개 Ⅱ. 연구개발용및현업위성의특성분석 Ⅲ. 기상위성의활용성 Ⅳ. 연구개발용위성의활용성제고 Ⅴ. 요약및제언 정책초점 기상위성은실용성이가장강조되는위성프로그램으로현업용과연구개발용위성으로크게분류될수있다. 연구개발용위성은고품질자료생산이우선시되는반면에현업용위성은신속한자료제공과자료의연속성이중요하다. 과거에는이들위성의성격이뚜렷하게구분되었으나최근에는기술발전및기반확충으로현업용위성의연구개발활용및연구개발용위성의현업활용성이더욱강조된다. 연구개발용위성이현업에서성공적으로활용되기위해서는사전준비와기반확보가중요하며, test bed의적극적인활용이필요하다. 기상기술정책

28 정책초점 위성프로그램의추진을위해서는경제성이확보필요 I. 소개 기상위성을포함한지구관측위성은다양한위성들중에서가장잘알려진실용 위성중의하나로개발의결과물이실생활에직접활용되는특성을가진다. 이러한 지구관측위성은그목적에따라크게연구개발용과현업용으로구분되는데, 전자 는과학기술발전을주목적으로, 후자는일상적인활용을주목적으로한다. 맹목 적인우주개발시대를지나, 실용성이강조되는최근에는실용위성뿐아니라연구 개발용위성의경제성도프로그램의추진을위해서는확보되어야하는중요한사 전준비사항이되었다. 기상분야에서의경제성분석은예보정확도향상에기여할수있는정도와예보 정확도향상이가져다줄직접적이득을고려하는것이가장기본적인절차이다. 예 를들어위성에서관측된정보를이용하면겨울철기온예보정확도가향상되고이 럴경우전력생산효율성을높여어느정도의경제적이득을기대할수있다는식 이다. 경제적이득을현실화하기위해서는위성자료를기상현업에서활용될수있 도록만들어야만된다는의미이다. 따라서기상위성프로그램의합목적성을확보 하고잠재적인이득을현실화하기위해서는생산된자료와정보가기상현업의활 용성을높이는것이반드시이루어져야함을의미한다. 그럼에도불구하고, 지금까지추진되어온고품질의연구개발용위성자료는그프 로그램의특성상현업에서신속하고광범위하게사용되지못했던것이사실이었다. 다만, 최근몇몇연구개발용기상위성개발사례에서는이들자료의효과적인활용 이현업업무개선에크게기여하는것으로밝혀졌으며, 이에따라좀더신속한현 업활용을위한노력들이진행되고있다. 따라서여기에서는현업용기상위성과연 구개발용기상위성의특성을분석하고, 기상위성의현업활용분야를정리하며, 성 공적인현업활용이이루어진연구개발용위성프로그램을분석하여, 앞으로연구개 발용기상위성이좀더효과적으로활용되기위해필요한절차와방안을제시하고 자한다. 26 Meteorological Technology & Policy

29 연구개발용위성의현업활용성제고방안 II. 연구개발용및현업위성의특성분석 우선연구와현업을구분하기위해 NRC (2003) 의정의를빌리면, 연구활동은 중요한현상에대한과학적이해를추구하고, 새로운분석, 모델링, 관측기술능력 을동원하여특정한자료를수집, 검증, 그리고특성화하여그능력을실증하는것 이며, 현업활동은 미리정해진요구사 연구활동과현업활동을지원하는위성프로그램은그특성을달리한다 항 ( 정확도, 시간, 그리고양식과범위등 ) 에맞는특정한서비스또는산출물을정규적이고신뢰할수있게생산및분배하거나, 이들을다양한사용자들 ( 공공, 개인, 학계등 ) 이이용할수있도록만드는것 이다. 이들분석을바탕으로정리하면, 기본적으로연구활동은 새로운것을발견, 개발, 실증 하는것이며, 현업활동은 신뢰성있게정규적이고안정적으로장기적인활동을 < 표 1> 연구개발용과현업용기상위성의주요이슈에대한접근방향 이슈 자료제공의신속성 중단없는자료제공 고품질자료제공 접근방향 연구개발용 현업용 필수적요구사항은아님 신속한자료제공이필수 - 수시간에서수개월 - 수시간이내 - 자료공개시기의유동성 - 즉각적인자료공개 필수적요구사항은아님 - 일시적중단은허용 - 자료형식이나수집방법을변경하기도하는등유연한위성운영 필수적임 - 장기적안정성을가지는검정자료생산 - 미확보시과학적가치저하 우선순위선정요소 새로운발견 연속성 필수적임 - 안정적자료제공을위해서는반드시필요 - 이중화, 교체위성조기발사등다양한방법동원 중요한요소 - 화소간의안정성이확보된검정자료생산 - 미확보시산출물가치저하 정책초점 유지 하는것으로특징지을수있다. 따라서연구활동과현업활동을지원하는위성프로그램도그특성을달리하며, 특히두활동의최종목적이다를수있으므로, 이를지원하는시스템분야에서많은차이가존재한다. 지금까지진행된현업용과연구개발용위성프로그램들을분석해보면, 각이슈별로중요한특성차이가존재하며이를정리하여 < 표 1> 과같이나타낼수있다. 도출된주요이슈들로는자료제공의신속성, 중단없는자료제공, 고품질자료제공, 그리고우선순위선정요소등이있다. 물론, 프로그램을추진하는입장에서는위성의성격에관계없이가장 이상적인방향 을추구하는것이당연해보인다. 예를들어어느프로그램이나가능하다면 빠르게, 중단없이, 오랫동안, 고품질의자료를최소의위험으로제공 하는것이이상적일것이다. 그렇지만, 기상기술정책

30 정책초점 두프로그램의특성차이를만족시키기위해서는기술적 정책적측면에서다르게접근해야한다 여러가지현실적인문제로모든이슈를이상적으로만선택할수없는것이사실이다. 프로그램의성격에따라각이슈에대해부여하는경중이달라지며, 이에따라연구개발용과현업용의성격이달라질수밖에없는것이현실이다. 두프로그램의특성차이를만족시키기위해서는기술적및정책적측면에서다르게접근할수밖에없으며, 이들에대해서다음과같이간단히정리할수있을것이다. 우선, 생산된자료를신속하게제공하기위해서현업용기상위성은모든가능한기술적방법을동원하고있다. 가장잘알려진방법으로는위성에실시간방송장비를탑재하여 ( 가장최초의실시간방송기능인 APT (Automatic Picture Transmission) 부터시작 ) 관측한자료를실시간으로제공하는기능이있다. 지상에서는위성방송수신시스템만준비할경우위성을보유하지않은기관들에서도실시간위성관측자료를확보할수있었다. 이외에도정지궤도위성을이용한극궤도위성자료의분배, 위성운영국가의지상수신국뿐아니라다른나라의수신국을활용한위성저장자료의다운로드및분배, 실시간수신자료의국가간및지역간교환과같은다양한방법이동원되고있다. 반면, 대부분의연구개발용위성은실시간방송기능이없으며, 대부분의자료는위성운영기관에서다운로드받은후처리하여온라인이나테이프, CD 등과같은저장매체를이용하여제공하고있다. 다만, NASA의 EOS (Earth Observation Satellite) 시리즈중 Terra 와 Aqua의경우에는대용량자료제공기술을시험하기위한실시간 X-band 안테나가탑재되었다. 이를통해현업활용가능성이높은일부센서자료의실시간제공이이루어지고있으며, 이와같은개념은최근의 NPP-Suomi 프로그램에서그실용성이다시한번증명되고있다. 위성발사이후의자료공개시기도연구개발용과현업용은큰차이를보인다. 예를들면, 현업용의경우에는궤도상시험 (In Orbit Test) 의종료와함께즉각적으로자료를공개하여모든사용자들이자료를활용할수있도록서비스한다. 시리즈의최초위성은 IOT 기간이상당히소요되지만, 이후의위성들은 IOT 기간도최소화하여최대한빠른시일내에자료가제공될수있도록한다. 반면, 연구개발용의경우 28 Meteorological Technology & Policy

31 연구개발용위성의현업활용성제고방안 에는자료제공시기에많은차이가있다. 예를들면, 어떤경우에는위성이발사된 후 2 년동안은프로그램에참여하는과학자들만이자료를활용하도록허용하거나, 또는자료는제공하더라도자료를이용한연구결과를일정기간동안발표하지못하 도록하는등의정책을취하기도하였다. 현업적측면에서는받아들이기어려운정 책이지만, 새로운아이디어나기술을시험하기위한연구개발용위성의특성으로 볼때는받아들일수있는정책이다. 새로운아이디어에대한지적활동을보호하거 나새롭게적용된기술과자료의품질을실증하여정확한자료를제공하기위한노 력의일환으로이해할수있기때문이다. 현업용위성은신속한자료제공과자료의연속성이필요하다 그다음으로는중단없는자료제공에관한부분이다. 현업용위성의경우신속한 자료제공만큼이나중요한특성이자료제공의연속성이다. 이는위성자료가다른 정책초점 기상업무시스템의입력자료로이용되는경우가많기때문에, 이들시스템의안정적이고정규적인현업운영을위해서는반드시확보되어야할요소가된다. 이를확보하기위한다양한기술적및정책적수단이동원된다. 정책적으로현업용기상위성은예상가능한위험을최소화하기위한전략을수립하고, 필요시대체위성을즉각발사할수있는장기전략을수립하며, 필요시에는백업위성을미리발사하여궤도상에서준비시키도록하며, 백업위성을확보하기위한국제협력을추진하는등의방법을동원한다. 기술적으로는주요부품 ( 우주시스템및지상시스템 ) 을이중화시켜백업체계를마련하고자료단속을최소화하기위한위성운영일정을조정하는등의다양한방법을적용한다. 반면연구개발용의경우에는일시적인자료중단은언제나발생할수있는일이며, 이를최소화하기위해노력은하지만, 이를위해과도한비용이나일정을추가지불하는등의기술적및정책적방법을동원하지는않는다. 예를들어현업용의경우에는자료처리시스템이항상이중화되어한시스템이중단되더라도다른시스템을가동하여중단없는자료처리가이루어지도록한다. 그러나연구개발용의경우에는주로단일시스템을이용하기때문에시스템에문제가발생하거나개선이필요한경우에는일시적으로자료처리및제공을중단하기도한다. 위성에도핵심부품을제외하고는이중화를최소화하여추가적인부 기상기술정책

32 정책초점 연구개발용위성은고품질자료생산이가장우선시된다 담을없애기위해노력한다. 현업용위성들이신속성과연속성을최우선시한다면, 연구개발용에서가장높은우선순위는고품질자료생산에있을것이다. 새로운기술을시험하는가장중요 한이유가자료의품질을높이기위한것이며, 새로운것을발견하기위해서도높 은품질의자료가필요하다. 그렇지만위성자료의품질은다양한요소에의해결정 되므로위성의임무에따라강조되는자료품질요소가달라진다. 예를들어급격 하게변하는현상을관측하기위해서는시간해상도가다른요소보다가장중요한 반면, 변화가늦은현상은공간해상도가자료품질에더중요한요소가될수있다. 문제는위성관측의본질상품질을결정하는각요소들이독립적인것이아니라상 호간의밀접한연관성을가진다는것이다. 즉, 같은투자비용으로모든요소를다 개선시키기는어렵기때문에프로그램의특성에따라중점요소를달리할수밖에 없으며, 이과정에서현업용위성의특성과는크게다른결정이내려지기도한다. 마지막으로, 현업용과연구개발용위성의규격이나프로그램을결정하는과정에 서적용되는우선순위도차이가있다. 현업용의경우에는안정적인운영특성을반 영하여가능한시스템이나자료의연속성을확보할수있는방향이높은우선순 위를차지한다. 따라서동일하거나유사한탑재체나위성본체기술이최근의기술 에비해그성능이떨어짐에도불구하고장기간사용되는경우가허다하게발생한 다. 예를들어, NOAA 의 POES (Polar Orbiting Environmental Satellite) 에탑재 된 AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) 은최소한의규격변경 ( 관측채널수가 4 개에서 6 개로증가 ) 으로 1978 년부터 30 년이상활용되고있으며, GOES 에탑재된 Imager 의경우에도거의동일한규격으로 ( 관측파장대일부변경 및지상해상도증가 ) 1994 년부터 25 년이상활용되고있다. 반면, 연구개발용의경 우에는동일한체계를반복하지않은것이높은우선순위를차지한다. 이는기본적 으로연구개발용은새로운기술, 새로운발견, 새로운방법등과같이이전과는 다 른 시스템이나규격을적용하여실증하는것이목적이기때문이다. 또한, 하나의 프로그램에서발견된사실을기초로새로운사실을밝히기위해서는많은경우추 30 Meteorological Technology & Policy

33 연구개발용위성의현업활용성제고방안 가적인시스템규격을필요로하기때문이기도하다. 초기 EOS 프로그램의계획단 계에서는동일한위성을시리즈로운영할계획이었지만, 곧바로계획은수정된것 이좋은예가된다. 연속적인자료확보가국가적으로도필요하지만현업위성에서 수요를만족시키지못할경우에는연속성이연구개발위성에서도중요한우선순위 가되기도하였다. 대기중의오존총량관측을위한 TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer) 가좋은예인데, Nimbus 7 호에처음으로탑재된 TOMS 는이후러 시아의 Meteor, NASA 의 EP (Earth Probe) TOMS, 그리고 Aura 에 OMI (Ozone Monitoring Instrument) 의형태로탑재되어 1978 년부터현재까지연속적인자료 연구개발용위성의경우필요한경우에는현업적요소를확보할수있다 를확보할수있도록하였다. 따라서, 연구개발용위성의경우에도필요한경우에는 현업적요소를확보할수있으며, 이와같은특성은현업활용가능성을높이는데 정책초점 크게기여할수있는부분이된다. 이상의특성을종합하면현업용기상위성의기본정책은최고의품질이아니더라도정해진규격에따라신속하게일정한품질의자료를중단없이생산할수있도록최소의위험을감수하는방향의정책적, 기술적방법을동원한다. 반면, 연구개발용은정보나자료의신속한제공보다는장기간동안높은가치의안정적인고품질자료를생산하기위해유연하고정밀한위성개발및운영을추진하며, 이를통해과학적인새로운발견이나이해에도움을줄수있도록하는것이가장중요한특성이다. III. 기상위성의활용성 최초의기상위성인 TIROS 1호가 1960 년 4월 1일성공적으로발사된당시만하더라도기상위성의기상현업에서의활용성에대해서는많은사람들이큰기대를걸지않았던것도사실이다. 그러나 TIROS 1호에서생산된구름영상이기상현업에서활용될수있음이입증되면서현업용기상위성프로그램에대한수요가현실화되었고, 이수요를반영하기위한현업용기상위성프로그램이신속하게진행될수있었다. TIROS 시리즈의위성자료는주로카메라에서찍은영상을이용하여구름 기상기술정책

34 정책초점 기상위성관측자료의기간이 30 년이상되면서기후자료로서의활용가치도높아졌다 을분석하거나기상현상 ( 대표적으로허리케인, 폭풍우등과같은악기상 ) 을탐지하여단시간기상예보에활용된것이었다. 이후의기상위성도이런요구사항을만족시키기위해주로카메라또는영상을얻을수있는복사계를탑재하였다. 그러나전통적인기상학분야에서는정확한기상예보를위한대기의초기정보 ( 즉, 3차원바람, 온도, 습도등 ) 가필요하였고, 위성에서이들정보가제공되지않는다면위성 자료의활용성은제한적일수밖에없었다. 이를만족시키기위해, 1969 년 4월에발사된 Nimbus 3호에는연직온 습도자료를생산할수있는최초의탐측기 (SIRS 및 IRIS) 가탑재되었다. 이탐측기를이용하여온도, 수증기, 그리고오존의연직분포가생산되면서수치예보에의활용가능성도확보되었다. 또한, 기상위성자료의관측기간이 30년이상되면서기후자료로서의활용가치도높아지고있다. 따라서, 기상위성의기본적인활용분야는단기예보, 수치예보, 그리고기후분야에있으며, 이들에대한활용성은다음과같이정리될수있다. 우선, 기상위성자료가최초로기상예보에활용된것은 TV 카메라에서찍은구름영상을기상학자들이수작업으로분석하여만들어진구름정보였다. 또한, 이들구름영상에서쉽게발견되는허리케인과같은특이현상들도단시간예보에직접적으로활용되었다. 정지궤도인 ATS (Advanced Technology Satellite) 1호가발사되면서는같은지역을연속적으로촬영할수있게되었고, 이들연속영상을이용하여만들어진동영상뿐아니라구름이동벡터와같은정량적인자료도일기예보현업에활용되기시작하였다. 이후에는카메라가아닌복사계가주탑재체로자리잡으면서정성적인구름영상뿐아니라알고리즘을통해만들어지는다양한정량적인산출물자료가활용되기시작하였다. 또한, 다양한파장대관측이가능하게되면서합성영상도활용되기시작하였다. 이들자료는단기예보뿐아니라방송매체, 일반국민등에게도직접제공되므로그활용가치도높아지게되었다. 현재제공되는대표적인자료들로는전통적인정보인구름특성 ( 형태, 운정고도, 운정온도, 대류활동등 ), 정지궤도및극궤도의적외및마이크로파영상에서생산되는태풍의위치와강도에대한정보, 적외및마이크로파복사계를이용한강우강도정보, 탐측기 32 Meteorological Technology & Policy

35 연구개발용위성의현업활용성제고방안 자료에서생산된연직온습도자료를이용한대기의안정도 ( 특히, GOES 탐측기를 이용한시공간고해상도자료 ) 및수증기정보, 정지및극궤도위성에서탐지한다 양한특이현상들 ( 안개, 황사, 화산재, 산불, 적설 / 해빙등 ), 표면온도, 대기이동벡터 등이있다. 앞으로개발될현업용기상위성들은이들정보를좀더정확하고신속하 게제공할수있는기능을강화할뿐아니라, 새로운수요를만족시킬수있는추가 적인기능을확보하는방향으로발전할것이다. 최근수치예보모델의입력자료중에서위성자료가차지하는중요성을감안하면 위성자료가오래전부터수치예보모델에서사용되었을것으로짐작할수있다. 그 위성자료를수치예보모델에입력하기위해많은과제해결 렇지만, 1969 년 Nimbus 3 호에탑재된탐측기의가능성이입증된이후현업수치예 보모델에서탐측기자료가본격적으로사용되기시작한 1995 년까지는 25 년이상 정책초점 의세월이소요되었다. 수치모델의안정화, 위성자료에대한이해부족, 활용을위한과학적, 수학적기반부족및이에따른모델개발지연등다양한이유가복합적으로작용하였기때문이었다 년수치모델이도입된이후, 모델결과가예보를위한하나의도구로인정받기시작한것은 80년대중반에이르러서야가능해질정도로수치예보모델자체의해결과제도많았었다. 이과정에서많은부분이슈퍼컴퓨터의활용과함께해결되었지만관측자료의부족에따른정확도저하문제는여전한숙제로남아있었다. 특히, 지구의 70% 를차지하는해양과육지가거의없는남반구에서의자료공백은 3일이상의수치예보를불가능하게만들었다. 이를해결해줄수있는가능성이위성에서발견되었고즉각적으로이를활용하기위한시도가있었다. 극궤도위성에서산출된고해상도해수면온도, 해상풍, 정지궤도위성에서만들어진구름및수증기이동벡터자료등은자료가생산된후비교적신속하게수치예보에서활용되었다. 그러나막상위성의탐측기에서산출된대기의 3차원온습도자료의활용은더디게진행되었다. Nimbus 3호후속위성들에서는적외뿐아니라마이크로파영역을관측하는탐측기도탑재되어구름이있는지역에서도연직분포를산출할수있게되었다. 최초의현업용극궤도기상위성인 TIROS-N 시리즈부터는적외와마이크로파센서로이루어지는 TOVS (TIROS Operational Vertical 기상기술정책

36 정책초점 새로운하드웨어를확보하는동시에자료를활용하는기술개발도추진해야한다 Sounding) 로현업탐측시스템을구축하였다. TOVS 에서생산된연직온습도자료는전통적인관측방법인레윈존데자료와비교하여상당히정확하였지만, 수치예보모델에적용되었을경우에는기대한효과보다현업예보에미치는영향이훨씬낮아현업수치예보모델에서의활용성이제한적이었다. 이들탐측기자료는관측 된복사휘도를직접활용하는자료동화기술이적용되면서본격적으로그가치를인정받기시작하였다. 지난수십년간향상된기상예보의정확도는수치예보모델의정확도개선과그궤를같이하였으며, 앞으로도기상예보에서의수치예보모델의역할은더욱강화될것으로기대된다. 또한수치예보를위해사용되는위성정보의중요성도지속적으로증가될것이다. 따라서다양한방법으로수치예보에서요구되는위성자료를제공할수있는역량을증가시키는것이수치예보를개선할뿐아니라단기예보에도도움을줄것이다. 역량을증가시키기위해서는새로운성능의위성및탑재체를확보하는방법 ( 예를들어지금은극궤도위성에만탑재되는탐측기를정지궤도에탑재하여지역모델의초기화를지원 ) 에서부터생산되는자료의효율성을높이는활동까지다양한방법을동원할수있다. 모델에활용되지못하는 98% 이상의위성자료에는구름의영향을받은자료, 육상에서의마이크로파탐측기자료, 중복자료등이포함되어있다. 따라서새로운하드웨어를확보하는노력못지않게기존의자료를최대한활용하는기술개발도추진해야한다. 마지막으로기후분야에서의활용이다. 지구의탄생이후지구의기후는자연적인원인으로지속적인변화를경험해왔다. 산업화이후그변화정도는 21세기에인류가해결해야할가장큰문제로기후변화가꼽힐정도로심각해졌다. 이제는과학적이슈가아니라국가안보와미래가달린심각한문제가되었다 (CNA Corporation, 2007). 미국의기후변화과학프로그램의 5가지목표에서도잘나타난것처럼기후분야의과학적활동은크게기후현상의이해, 감시, 그리고예측으로나눌수있다. 위성을이용한지구시스템의관측은이들주요활동의모든부분에서핵심적인역할을담당할수있는잠재력을가진다. 우선현상의이해를위해서는체계적이고종합적인관측이필요한데, 이를위한대표적인프로그램이 NASA 34 Meteorological Technology & Policy

37 연구개발용위성의현업활용성제고방안 에서추진하는 EOS 프로그램이다. 기후변화및변동성을감시하기위해서는전지 구의일관된장기관측자료가필수적이다. 유사한탑재체를장기간활용하는현 업용기상위성은이를만족시킬수있는높은잠재력을가진다. 마지막으로변화 와변동성을예측하기위해서는기후모델이필요하며, 기후모델의초기자료및모 델의예측결과를검증하기위한종합자료도위성을통해얻을수있다. 이들중현 업용기상위성은감시와예측분야에직접활용될수있으며이해분야에도일부적 용이가능하다. 그럼에도불구하고기후분야연구를위한가장기본인 기후요소 의안정적이고, 정확한, 장기관측자료 (NRC, 2007) 를현업용기상위성에서만들어 탑재센서의정밀한검정을통해오차특성을파악해야한다 내지못하는것도사실이다. 이는현업용기상위성이가지는더긴급한목적의 기 상예보지원 이현업용프로그램의모든측면에서우선시되기때문이다. 이런방 정책초점 향이정책적으로가장극명하게드러난경우가 NPOESS (National Polar orbiting Operational Environmental Satellite System) 프로그램의구조조정과정에서기후분야활용을위한센서들을취소하기로결정한사례이다 (NRC, 2008). 기술적인측면에서도현업용기상위성의기후분야활용성을제한하는요소가있는데, 가장큰원인은기상예보와기후분야연구의자료품질관리및검정특성에대한요구사항이다르기때문이다. 두분야모두안정적이고장기적인자료생산은필수적으로요구된다. 그렇지만오랜시간동안미세하게변하는기후요소를찾아내기위해서는일관된품질의장기적인자료를만드는것이가장중요한반면, 기상예보에서는장기적인자료의일관성보다는개개의시스템이가지는일관성과정확도가더욱중요하며, 이에따라이를지원하기위한활동들에서도차이가난다. 기후분야연구에필요한품질의일관성유지를위해탑재센서의정밀한검정을통해관측자료의시간에따른오차특성파악이필요하며, 이를위해센서간비교관측, 위성자료와현장관측자료와의비교, 장기자료의재처리, 모델을이용한재분석및비교를통한분석등과같은활동이필요하지만, 기상예보를위해서는센서자체의절대정확도확보를위한활동이주를이룬다. 마찬가지로같은규격의센서가다른위성에탑재될경우에는두위성을이용한중복관측이요구되지만, 기후분야활용을 기상기술정책

38 정책초점 기상예보에서는새로운센서의특성파악이우선시된다 위해서는이중복관측을통해각센서의특성파악뿐아니라두센서의특성차이 를파악해야한다. 비록규격이같지만제작및발사과정에서발생하는차이로자 료의특성이변할수있기때문이다. 반면, 기상예보에서는새로운센서자체가보 이는특성파악이우선시된다. 다행히기후분야의중요성이증대되면서현업용기상위성을활용하기위한다각적인노력이진행되고있다. NPOESS에 NASA에서활용하였던기후센서를탑재하여자료의연속성을확보하기로결정한것을비롯하여, POES 과거자료들을새로운센서검정정보를이용하여재처리하는작업및전세계현업용기상위성을위성간의비교를통한현업용검정방식을적용하여일관성있는전지구관측자료를만들기위한노력등이진행되고있다. 국제적으로도 WMO를중심으로 Sustained, Co-Ordinated Processing of Environmental Satellite Data for Climate Monitoring (SCOPE-CM) 프로그램을구축하여기후요소와관련되는고품질위성자료를지속적으로제공할수있는연계망을확보하기위해노력하고있다. IV. 연구개발용위성의활용성제고 앞에서소개한현업용과연구개발용위성의특성차이때문에고품질의많은연구개발용위성자료가현업에서활용되지못한사례가허다하였다. 다행히최근들어서다양한연구개발용위성들이성공적으로현업에서활용되면서, 향후발사될연구개발용위성의활용성을제고하기위한다양한방법이고려되고있다. 연구개발용위성자료중현업에서활용가능한부분은다른자료에비해사용자에게더빨리제공할수있는체계를만드는가장간단한방법에서부터, 사용된센서를현업위성에탑재하는정책을합의하는것과같은체계적인프로그램개발방안까지적용되고있다. 이는국가연구개발예산이투입된연구개발용위성의가치를최대한신속하게실현하기위해서는최대한빨리효과적으로현업에서활용하는것이최선의방법임을고려하면당연한정책방향이라할수있다. 활용성을높이기위 36 Meteorological Technology & Policy

39 연구개발용위성의현업활용성제고방안 해논리적으로가장간단한방법은연구개발용위성에현업에서필요로하는요소 를추가하는것이다. 예를들어위성의중단없는관측을위해주요부품의백업시 스템을확보하거나, 신속한자료제공을위해실시간방송기능을추가하거나, 초고 속통신망을활용하는등의방안을강구할수있다. 그렇지만이와같은추가적인 요구사항을반영하는것은연구개발용위성의성격을모호하게만들가능성도높 고, 추가예산도요구되므로연구개발용이라는본연의임무가제약받을수도있다. 따라서가상현실적인방법은주어진규격또는최소의변경으로연구개발용위성 의현업활용성을제고하기위한노력이필요하다. 따라서, 여기에서는이를위해이 연구개발용위성의현업활용성을제고하기위한노력이필요하다 전의사례들을정리하고, 이들사례들을분석하여성공과실패프로그램의특성 을파악하여연구개발용위성프로그램의현업활용가능성을높이기위한방향을 정책초점 제언하고자한다. 우선, 지금까지진행된연구개발용프로그램의성공및실패사례들을분석한결과, 대표적인사례를발굴할수있으며, 이사례들이가지는공통점을분석함으로써그특징을파악할수있을것으로판단된다. 가장대표적인성공사례의하나로는 Aqua에탑재된고분광분해능 (Hyperspectral) AIRS (Atomspheric Infrared Sounder) 가있다. AIRS는기존현업용탐측기 HIRS (High resolution InfraRed Sounder) 에비해월등히많은채널수 (18 대 2378) 와잘알려진자료의오차특성, 그리고현업활용기관에서의충분한사전준비, 수집된자료의준실시간분배로위성이발사된후 1년도안되어현업수치모델의입력자료로활용될수있게되었다. 반면, 대표적인실패사례로는 TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission) 위성에탑재된 LM (Lightning Mapper) 이있는데, 이는충분한현업적활용가치가입증되었음에도불구하고후속위성프로그램이존재하지못한대표적인사례이다. 성공및실패사례가가지는공통점들을분석한결과크게자료, 의사소통, 활용기반측면에서의요인들로정리될수있을것이다. 우선, 자료측면에서는현업에서활용된연구개발용위성의자료들은모두고품질의자료가실시간또는준실시간으로안정적이고장기적으로제공되었다는특징 기상기술정책

40 정책초점 고품질의자료가실시간으로안정적이고장기적으로제공될때이있다. 여러가지이유로현업기상예보에서는필요하지만현업용기상위성에서는현업에활용가능 제공되지못하는자료들이있다. 예를들어산란계에서생산되는해상풍, AIRS의고분광분해능복사휘도, TRMM의고분해능강우강도등은 있으면좋지만없는 자료들이었기때문에, 이들이생산될경우에는현업에서즉시활용될가능성이높 았다. 자료의품질못지않게신속한자료제공도중요한데, 이들자료들은모두실시 간또는준실시간으로사용자들에게제공되었다. 각위성의운영센터에서는수신 하여처리된자료를사용자가원하는수준의자료가생산되자마자곧바로전달할 수있는체계를구축하였다. 자료제공방법도다양화하여주사용자의기상통신망 에의한전세계분배뿐아니라각센터에등록된사용자들은이들프로그램의자 료관리시스템에직접접속하여준실시간자료를확보할수있도록하였다. 추가적 으로현업에서의자료활용성이증명된프로그램들은후속프로그램이정상적으 로운영되기전까지는최대한중단없는자료제공을위해추가적인비용을감수하 면서임무를연장운영하기도하였다 (NRC, 2005). 연구개발프로그램자료를현업에서활용하는데가장큰걸림돌중의하나가연 속적인자료제공에대한불확실성이다. 많은연구개발프로그램은같은기술을두 번이상적용하지않는것이기본이기때문이다. 그러나이제는이문제때문에현 업활용성이떨어지지는않을것으로기대된다. 우주개발이어느한국가의몫이 아니라많은나라들이참여하고있는현실과하나의연구개발프로그램이성공할 경우다른나라들에서도적극적으로후속프로그램을만드는환경이조성되어대 체자료의확보가가능하기때문이다. AIRS 가성공적으로현업에서활용되면서 ( 실 제로는활용될가능성이높아보이면서 ) 유럽의현업극궤도위성인 Metop 에유사 한자료를생산할수있는새로운센서인 IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) 가탑재된경우가좋은예이다. 또한, 연구개발용인해양고도계자 료생산이중단될가능성이제기되면서, NOAA 와유럽의 EUMETSAT 이준영구적 인연구개발프로그램인 Jason 프로그램을공동으로추진하는것도좋은예이다. 다음으로는성공한프로그램들은모두현업과연구개발사이에의사소통이적극 38 Meteorological Technology & Policy

41 연구개발용위성의현업활용성제고방안 적으로이루어졌다. 프로그램의준비, 기반구축및자료가생산되어현업에서활용 되는단계까지전단계에서두팀의적극적인정보와의견교환이있었다. AVHRR 의개발과정에서현업과연구개발팀이고해상도영상기의판촉을위한활동을벌 인점, 해양고도계의복잡한사용자요구사항을정리하기위한논의들, TRMM 운 영연장을위한현업요구사항검토등에서와같이적극적인의사소통은두팀간의 잠재적인마찰을해결해줄뿐만아니라프로그램의방향을결정하는데에도중요 한역할을하였다. 특히, 적극적인의사소통은연구개발자들이현업사용자들의요 구사항에대한이해도가높아졌고, 현업사용자들은프로그램에대한이해도를높 성공한프로그램들은모두현업과연구개발사이에의사소통이적극적으로이루어졌다 일수있었으며, 자료활용결과에대한피드백을통해프로그램운영의개선뿐아니 라효율적인후속프로그램계획을수립할수있었다. 현업사용자들의요구사항이 정책초점 더잘이해되면서연구개발용프로그램임에도불구하고이들의요구사항이더효과적으로반영될수있었다. 기본적으로연구개발프로그램은어느정도의유연성을가지고있으며, 프로그램이현업에서활용될가능성이있다면이를지원할수있는방안을고려할수있다. 예를들어 DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) 5D를개발할당시에는시스템예비설계단계에서사용자들을직접방문하면서사용자들이필요로하는것이기존의일기도와유사한위성정보라는요구사항을수렴하여개발과정에서이를반영하여전체적인프로그램성공을이끌수있었다. 또한, SSM/I의개발과정에서는발사이전에자료활용계획을수립하였으며, 사용자를지원하기위한책임과예산을개발과정에분담시켜사용자요구사항이개발과정에서분명하게반영될수있도록하였다. 현업운영의입장에서는가능한정해진연구개발용위성의규격을있는그대로받아들인상태에서현업활용을위한최선의방안을도출하는것이필요하다. 이는프로그램초기부터적극적으로참여하여생산될자료의특성을더빨리, 잘이해함으로써가능하다. 이를통해생산될자료의가치평가, 활용을위한기반구축, 자료제공지연및중단과같은비상시의백업계획구축등이이루어졌다. 예상되는자료의가치평가가높을경우에는활용을준비하는과정에직접적인도움을줄뿐아니라개발자들에게도도움을줄 기상기술정책

42 정책초점 연구개발용위성의현업활용을위한최선의방안도출이필요하다 수있었다. 고해상도영상기의개발과정에서개발예산이부족한상황에서자료의 가치가인정되어사용자가개발예산의일부를지원하기도한것이좋은예이다. 자 료가실제로생산되어활용되는과정에서도두팀의적극적인의사소통이절대적 으로요구된다. 연구개발용위성이제한적인상황에서최선의답을찾기위한것이라면, 현업용위성은모든경우의수를다루게된다. 따라서연구개발용자료가현업에서사용되기시작하면그결과를연구개발팀에게피드백하는것이서로를위해중요하다. 현업에서는연구개발과정에서예상하지못한결과가발생할가능성이농후하기때문이다. 현업에서이런결과를비정상적인자료로치부해버리고피드백이없게되면더이상의발전은없다. 비정상적인결과는연구개발의중요한주제가되기때문이다. AIRS의예에서와같이생산된자료가현업시스템에서신속하게사용되면서그효과가즉각적으로연구개발팀으로전달되어센서및자료의성능평가, 실시간검정시스템의개선등에도도움을준경우와 TRMM의경우에는설계과정에서부터현업분야가참여하여현업모델을이용한신속한실험이가능했던것이좋은예들이다. 마지막으로현업활용가능성이인지된이후에는활용을위한기반확보가중요하였다. 여기에는기술적측면과프로그램관리측면이있다. 기술적으로가장중요한것은자료제공시신속한현업활용이가능하도록제반기술을사전에준비하는것이며, 관리측면에서는준비절차의공식화, 요구되는인적, 물적재원의확보, 그리고새로운자료활용을위한제반절차를마련하는것이었다. 자료활용에필요한과학적알고리즘이나모델은미리준비되었다. 자료가공급되면서부터이들을준비한다면시간적으로지연될뿐아니라, 그가치가반감될수도있다. 가장좋은예가 TOVS 와 AIRS의경우이다. TOVS 의경우에는위성자료의직접동화를위한과학적이해나프로그램이부족하였던반면, AIRS의경우에는이전의 TOVS 자료를활용한수학적방법과모델이존재하였고, 이를바탕으로 AIRS에맞는프로그램을만들수있었다. 이를위해 AIRS의경우에는사용자 (NOAA) 주도로센서의이론적인모의관측자료 (simulated observation data) 를생산하여다양한사전연구와준 40 Meteorological Technology & Policy

43 연구개발용위성의현업활용성제고방안 비작업을수행할수있었기때문에실제자료가제공되면서곧바로자료활용을위 한튜닝과영향평가가이루어질수있었다. 사전에준비되어야할또다른기술로는 실제자료공급시준비된시스템의튜닝방법, 자료효과를평가할수있는기술등 이필요하였다. 이후실제자료가공급되기시작하면이를이용하여현업모델의수 정과개선을위한기술개발도필요하게된다. 프로그램관리측면에서는새로운연 구개발용위성을활용하기위한작업을조직의공식적인프로그램으로인정하는 것이중요하다. 필요한자원을확보하기위해서는활동초기에현업사용자의공식 적인활동으로인정받는것이중요하였다. AIRS 의경우에는자료동화시스템을구 현업활용가능성이인지된이후에는활용을위한기반확보가필요하다 축하기위해기존의원형프로그램을수정하기위한방대한계산실험및자료동화 에이용되는자료의선정및품질관리등의추가적인절차가필요하였다. 이를위해 정책초점 서는충분한연산용량이필요하였고, 이를프로그램초기부터확보하여충분한사전실험을수행할수있었다. 또한기반작업이구축되는중에는새로운자료가제공될경우의현업화방법, 일정, 절차를구축하는것이중요하다. 특히, 새로운자료가제공됨으로써업무의개선효과도기대되지만, 이를만들기위해기존시스템에주어지는부하를해결할수있는방안을미리준비하는것이중요하다. 그렇지만, 이들위성이연구개발용이기때문에항상자료중단에대비한백업계획을마련하고, 자료확보를위한국제협력프로그램에관심을가질필요는있다. 자료확보를위한협력은특히연구개발용위성프로그램에아무런권한이나지분이없는경우 ( 예를들어, 미국에서추진하는연구개발용프로그램에대한우리의입장 ) 에는프로그램의성공여부를결정지을수있다. 다만자료의자유로운공개여부에따라접근방법을달리하여야한다. 자료가자유롭게공개될경우에는사용자그룹또는과학자그룹에참여하여위성발사이전에위성자료의특성에관한정보및활용방안에대한기술을습득하는것이중요하다. 이를통해예상되는자료가현업에미치는영향을평가하는등의현업운영준비에도움을받을수있다. 또한, 우리의자료활용에관한정보를자료생산자에게공급하여위성자료가갱신될때마다신속하게정보를확보할수있도록해야한다. 반면, 자료를제한적으로공개 / 제공할경우에는 기상기술정책

44 정책초점 기술및프로그램준비를위해 test bed 의적극적인활용이필요하다 자료확보를위한최선의방법을강구해야한다. 일반적으로자료제한을해결하기위한가장좋은방법은자료제공자와의공동협력프로그램을개발하는것인데, 가장효과적인공동협력프로그램으로는현장관측자료를이용한위성자료의검보정, 위성자료의현업활용성및영향평가등이있을수있다. 이와같은기술및프로그램의준비를위해실질적으로활용할수있는방법이 test bed의적극적인활용일것이다. Test bed는다양한분야의기술이전과정에서임시프로그램으로활용되고있으며, 이들 test bed 프로그램은 연구개발결과의신속하고효율적인현업으로의이전 이라는기본적인목적을모두공유하고있다. 다양한 test bed들중에서성공적으로운영되는 test bed들이가지는공통적인요소들로는현업화가능성이높은주제를우선순위사업으로선정하는능력의탁월함, 현업운영과동일한시험환경을확보, 그리고연구개발및현업운영사이의의사소통을강화시키는메커니즘적용등이었다. Test bed는연구개발주체는아니다. 따라서현업에서필요로하는기본기술을개발할수있는역량을확보할필요는없다. 그렇지만이미준비된연구개발의결과들중에서신속하게현업으로이전될가능성이높은결과를선택하는것이중요하다. 현업이전을매개하는 test bed의임무중에서가장중요한부분이라고할수있다. 많은 test bed에서이부분을중시하며, 기후분야의경우에는임무선정위원회를구성하여매년 test bed에서추진해야할주제들을결정하기도한다. 선정된결과에대해서 test bed에서수행해야할가장중요한활동은새로운결과가기존의현업업무에미칠영향을평가하고, 이를극대화하기위한미세조정작업을수행하는것이다. 제한된환경에서평가된연구개발의결과가언제나현업업무를개선하는데적용될수있는것은아니다. 따라서새로운기술을가능한모든실제상황을고려하여평가하는것이중요하다. 이과정에서수많은문제들이발생할수있으며, 이를해결하는것이 test bed에서수행해야할가장중요한업무이다. 이를위해서반드시필요한것이현업과유사한환경을구축하는것이다. 최대한현업에가까운상황에서영향평가와미세조정이이루어지지않는다면, test bed는여전히연구개발활동에머무를수밖에없기때문이다. 42 Meteorological Technology & Policy

45 연구개발용위성의현업활용성제고방안 V. 요약및제언 기상위성은실용성이가장강조되는위성프로그램으로현업용과연구개발용위 성으로크게분류될수있다. 과거에는이들위성의성격이뚜렷하게구분되어역 할분담이분명한것으로인식되었지만, 기술발전및기반확충으로현업용위성의 연구개발활용및연구개발용위성의현업활용성이더욱강조되고있으며, 이를위 한다양한정책적 기술적노력들이진행되고있다. 여기에서는고품질자료를생산 하는연구개발용위성의현업활용을높이기위한노력을지원하기위해두위성의 현업용위성의연구개발활용과연구개발용위성의현업활용성이강조된다 성격을구분하고, 기상위성이주로활용되는분야에서필요로하는사항을분석하 였으며, 이를위해연구개발용위성의개발과정에서요구되는사항들을정리하였 다. 또한, 성공적으로활용된연구개발용위성의사례분석에서성공의요인으로사 정책초점 전준비와기반확보가중요함을알수있었으며, 이를공식화하는관리도중요함을알수있었다. 이과정에서가장일반적으로사용되는프로그램인 test bed를적극적으로활용할수있을것으로판단하며, 이를좀더적극적으로활용하여연구개발용위성의현업활용성을제고할수있는플랫폼으로활용할수있기를제안한다. 참고문헌 CNA Corporation, 2007: National security and the threat of climate change, pp. 68, Alexandria, VA., Busby, J. W., 2007: Climate change and national security: an agenda for action. CRS-32, Council of Foreign Relations, Washington, DC. NRC, 2003: Satellite Observations of the Earth's Environment, Accelerating the Transition of Research to Operations. National Academies Press, Washington, DC., 2005: Assesment of the benefits of extending the tropical rainfall measuring mission: A perspective from the research and operations communities. National Academies Press, Washington, DC., 2007: Earth science and applications from space: National imperatives for the next decase and beyond. National Academies Press, Washington, DC., 2008: Ensuring the climate record from the NPOESS and GOES-R spacecraft: Elements of a strategy to recover measurement capabilities lost in program restructuring. National Academies Press, Washington, DC. 기상기술정책

46 정책초점 위성을이용한국가재난감시체계구축 윤보열한국항공우주연구원선임연구원 염종민한국항공우주연구원선임연구원 한경수부경대학교교수 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 해외위성기반재난감시현황 Ⅲ. 국내위성기반재난감시현황 Ⅳ. 맺음말 현재우주개발선진국을중심으로다양한국제협력단체를설립하여전세계에서일어나는재난재해에대한위성정보를해당국가에서제공하고있다. 다양한재난재해에대해서고해상도의시공간및분광자료가필요하므로국가간협력은필수적이다. 효율적인재난재해방재를위해서는위성정보의적시성과적합성역시매우중요하다. 국내의경우부처간의협력을통한위성기반방재정보산출이아닌재난재해감시를위한범부처위성정보컨트롤타워의설립이필요할것이다. 또한국내재난재해발생시전세계최첨단위성들을활용하기위하여보다적극적으로국제협력기구에참여해야할것이다. 44 Meteorological Technology & Policy

47 위성을이용한국가재난감시체계구축 Ⅰ. 서론 최근급격한기후변화로전세계곳곳에서발생하는재해의발생빈도와규모가 점차증가되고있다. 이로인한피해를최소화하기위해재난방재를위한다양한 소스의정보들이이용되고있다. 일반적으로세계곳곳에서발생하는재난의형태 는태풍, 산불, 지진, 폭설, 집중호우, 유류유출, 산사태, 홍수등과같이다양하며 시 공간적인특성차이또한매우크다. 게다가재난재해특성상현장접근이용이 하지못하기때문에현장조사보다는위성, 무인기, 항공기및무인로봇등을이용 대한민국은명실상부위성개발및운영선진국 하여방재를위한구체적인재난정보를수집하고있다. 그중에서위성은가장효 율적인관측도구로고려되는데, 이는위성관측이다양한시 공간관측특성을제 공할뿐만아니라, 여러분광센서의조합을통해재해유형에따른고부가재난재해 정책초점 정보를획득할수있기때문이다. 한예로, 홍수발생의경우, 강수량산정을위해광학위성의가시및적외채널그리고마이크로채널을이용하여강수량추정을할수있다. 또한홍수발생이후에는강수로인하여여전히구름이존재할확률이높기때문에신속하고정확한홍수피해지역산출을위해서는구름투과가가능한 Synthetic Aperture Radar (SAR) 위성을주로활용한다. 국내에서는 1992 년 8월 11일발사된우리별 1호를필두로지금까지지속적인위성개발사업을진행해왔다. 현재기상및해양관측을위한천리안정지궤도위성, 고해상도광학위성인아리랑 2호, 3호그리고 SAR 센서를탑재한아리랑 5호를각각운용중이다. 대한민국은명실상부위성개발및운영선진국으로다양한특성을가지는위성들을개발하고운용중이지만, 고부가정보및고차원서비스를창출할수있는위성정보활용에대한노력이더욱요구되는실정이다 년대말에서 2000년대초반에는우주개발사업의대부분은위성개발, 즉하드웨어적인측면에초점이맞춰져있었지만최근스마트정보화사회발전으로인하여소프트웨어적인측면에대한요구가급속도로증가하고있다. 현재전세계적인우주사업경향도위성개발뿐만아니라, 다양한위성정보산출및활용에대한연구개발에초점이맞춰져있다. 기상기술정책

48 정책초점 국민편익극대화및우주분야창조경제실현을위한위성정보활용종합계획 우주개발진흥법제 2 조에명시된 위성정보 란인공위성을이용하여획득한영 상 음성 음향 데이터또는이들의조합으로처리된정보 ( 그것을가공 활용한것을 포함한다 ) 를말한다. 우리생활속에서위성정보는방송통신위성기반의위성중계, 천리안영상을이용한기상예보및기상재해감시, 항법위성기반의위치정보서비 스제공이이뤄지고있으며, 지구관측위성인다목적실용위성 ( 아리랑위성 ) 이촬영 한영상을이용하여다양한공공부문수요를충족시키고있다 [ 그림 1]. 정부에서 [ 그림 1] 국가위성정보활용시스템구축방안 는국민편익극대화및우주 분야창조경제실현을위해위 성정보활용종합계획을 2014 년 5월에수립하였다. 이를기반으로재해분야뿐만아니라사회문제해결형범부처위성정보활용사업추진등다방면의공공서비스활성화로위성개발성과를국민삶의질적향상으로연계시키기위해 GIS, Ocean, Land, Disaster, Environment & National Security Solution based on Satellite Intelligence (GOLDEN Solution) 프로젝트를추진할계획이다. 이를통해다양한국가기반위성정보활용수요를만족시키고자한다. 하지만, 현재위성활용관련정부부처는일원화되어있지않고이를조정할수있는컨트롤타워가없다. 특히, 위성정보를이용한국가재난재해감시와같은경우에는앞에서언급한바와같이단일위성으로는다양한시공간특성및재난재해형태에대처하기기쉽지않기에이글에서는해외위성기반재난감시현황과국내현황을조사하여위성기반국가재난감시체계구축방안을논의하고자한다. 46 Meteorological Technology & Policy

49 위성을 이용한 국가재난감시 체계 구축 Ⅱ. 해외 위성기반 재난감시 현황 전 세계 대규모 재해에 공동 대응하기 위해 설립된 International Charter 1. International Charter Space & Major Disasters 1999년 7월 제3차 우주의 평화적 이용에 관한 UN회의(UNISPACE Ⅲ)에서 유럽 우주청(European Space Agency, ESA)과 프랑스 국립우주센터(Centre National d Etudes Spatiales, CNES)에서 International Charter (이하, 차터)의 설립을 제안 하였고, 이듬해인 2000년 캐나다 우주청(Canadian Space Agency, CSA)이 참여 수하였다. 차터는 전 세계 대규모 재해에 대응 [그림 2] 정책초점 하면서 2000년 11월부터 본격적인 운영에 착 차터에서 제공된 파키스탄 홍수피해도(2014.9) 하기 위해 적시에 수집된 위성정보를 활용하여 피해정도 파악 및 복구대책 수립에 기여할 수 있도록 자발적으로 조직된 협의체이다 년 7월에는 한국항공우주연구원이 회원기관 의 자격으로 가입하여 다목적실용위성 영상자 료를 제공하고 있다. 국내에 등록된 재해담당 기관은 국립재난안전연구원으로 지정되었다. 현재 16개 우주관련 기관에서 보유한 지구관 측 위성을 이용하여 체계적으로 위성자료 수 신 및 전송을 재해당사국에 지원하여 신속한 대응을 위한 기반정보를 제공하고 있다. [그림 2]는 2014년 9월 파키스탄에서 발생한 홍수에 대한 차터 운영이 수행되었고, 이를 통해 산출 된 최종 재난재해 지도를 보여준다. 그림에서 보는 바와 같이 다양한 위성정보를 이용하여 침수지역(붉은색)이 신속하게 최종 사용자에 기상기술정책

정책초점 100 여개국대상총 510 건위성자료제공 게제공되었다. 차터운영이착수된시점부터 2014 년 11 월까지재해가발생한 100 여개국가를 대상으로총 510 건의재해에대한위성자료를제공하여피해복구계획수립등에 활용할수있도록지원하였고, 지난 10여년간차터를통해홍수 (191 건, 50%) 에가장많은지원이이뤄졌으며태풍및허리케인 (16%) 순으로활용되고있다.

50 정책초점 100 여개국대상총 510 건위성자료제공 게제공되었다. 차터운영이착수된시점부터 2014 년 11 월까지재해가발생한 100 여개국가를 대상으로총 510 건의재해에대한위성자료를제공하여피해복구계획수립등에 활용할수있도록지원하였고, 지난 10여년간차터를통해홍수 (191 건, 50%) 에가장많은지원이이뤄졌으며태풍및허리케인 (16%) 순으로활용되고있다. 보통재해발생후 72시간이내에촬영된위성영상자료가효과적으로재해대응에기여할수있다는점에서위성촬영계획, 영상수신, 수신영상처리및자료전송, 재해지도생성등일련의프로세스들을보다신속하고효율적으로지원하기위해차터는최근에업그레이드된차터 [ 그림 3] 웹기반차터운영현황정보 운영시스템 (COS-2, Charter Operation System-2) 을구 축하였다. 이를기반으로재해가발생하였을때보다신속하게피해규모를파악하고피해를최소화또는복구계획을조기에수립할수있도록국제사회에지원하고있다. [ 그림 3] 은전세계웹기반차터운영현황정보를보여준다. 2. UN SPIDER UN-SPIDER (Space-based Information for Disaster Management and Emergency Response) 는 UN-OOSA (United Nations Office for Outer Space Affaires) 가주관하는우주기반재해관리및긴급대응프로그램이며, UN 총회의승인을통해 2006년 12월설립되었으며, 오스트리아비엔나, 중국북경, 독일본에지역사무소가있다 (UN SPIDER, 2014). 주요임무는각종재해재난에대해효율 48 Meteorological Technology & Policy

51 위성을이용한국가재난감시체계구축 적으로대응할수있는지구관측위성, 통신위성, 항법위성등의모든유형을포함 하는우주기반정보및서비스를제공하는것이다. 3. Copernicus GIO EMS 코페르니쿠스를통한사회경제적이익창출, 환경보호와관리, 의사결정지원 유럽의코페르니쿠스 (Copernicus) 는유럽및전지구적인기상, 재해정보및안보에관한지원서비스창출을목적으로 2001 년유럽연합의 Gothenburg 회의에서승인되었고, 전략적으로환경모니터링, 위험요소감시및시민보호와안전을위한유럽만의독립적이고신뢰도높은정보지원시스템을구축하였다. 코페르니쿠스 는 1998 년유럽우주청, 유럽환경청 (European Environment Agency, EEA), 유럽 공동체 (European Community, EC) 와의협력으로창설되었고, 기후변화와연계 정책초점 한환경규제또는정책수립을위한정보생성, 자연재해등과같은비상또는위기상황시신속한의사결정정보를제공하는기능을담당한다 년 11 월에지구관측관련서비스가실용화단계 (2015~2030) 에착수함에따라 GMES (Global Monitoring for Environment and Security) 에서 Copernicus 로명칭이바뀌었다. 코페르니쿠스운영을위해 Sentinel 시리즈위성이개발중 에있으며, 사회경제적이익 창출, 환경보호와관리, 의사 [ 그림 4] GIO EMS 개요 결정지원수단으로활용예정이다 년부터운영되고있는두가지코페르니쿠스서비스는위기관리서비스 (Emergency Management Service, EMS) 와토지모니터 링서비스 (Land Monitoring Service) 이다. 기상기술정책

52 정책초점 One stop 개념으로구축된 SERVIR 4. SERVIR SERVIR는미국 NASA와 USAID (United States Agency for International Development) 의협력으로 2004년에창설되어운영중에있다. 위성관측자료, 지상측정자료와예측모델을통합하여환경적인위협요소평가, 재해피해평가및대응을중미, 동부아프리카, 히말라야등지의개발도상국가에지원한다. SERVIR 는약 30여개의다수정부기관및공공기관과의협력을기반으로미국에조정사무소가있으며케냐에있는자원개발매핑센터 (Regional Center for Mapping of Resources for Development, RCMRD), 네팔에있는국제산림개발통합센터 (International Center for Integrated Mountain Development, ICIMOD), 파나마에있는라틴아메리카및카리브열대습윤수자원센터의지원을받는다. 대기오염, 기후변화, 생물다양성개선을위한의사결정수립을지원하기위해토지피복 [ 그림 5] SERVIR 운영흐름도 변화및기후변화에관한영 향을분석하고대응전략수 립을위한정보를제공한다. 재난분야에서는미국 NASA 위성자료와다양한분야에서수집된준실시간자료를이용하여폭풍, 지진, 홍수및산사태등으로인한환경변화및사회기반시설의피해를분석하여국제사회에지원하고있다. SERVIR의자료관리및관련소프트웨어는초창기부터웹기반으로운영되어왔지만최근 SERVIRGlobal.net 웹사이트를개설하여신규지구 50 Meteorological Technology & Policy

53 위성을이용한국가재난감시체계구축 관측및공간자료들을보다손쉽게올리고접근가능하도록효율적으로관리하고 있다. One-stop 개념으로구축된본시스템은데이터손실을막기위해클라우 드기반환경에서자료를운영하고있다. Sentinel Asia 를통한재해대비및복구지원 5. Sentinel Asia 2005 년제 12 회 APRSAF (Asia-Pacific Regional Space Agency Forum) 에서 위성을활용한아시아 태평양지역의재해관리프로젝트인 Sentinel Asia 가착수 되어일본 JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) 주도로운영되고있다. Sentinel Asia 는아 태지역에서발생하는재해관리를위해웹 GIS (Geographic Information System) 를기반으로지구관측위성자료를활용하여각종재해 정책초점 에대한정보공유및피해복구를지원하기위한목적으로설립되었다. 정보제공및공유를위해아 태지역의지구관측위성운용기관 ( 일본 JAXA, 말레이시아 MACRES, 태국 GISTDA, 싱가폴 CRISP 등 ) 을정보노드 (Information Node) 로지정하고광역범위의인터넷망을기반으로각노드를연결하기위해초고속인터넷통신용위성인 WINDS (Wideband Inter Networking engineering test and Demonstration Satellite) 를활용하고있다. 특히아시아재해저감센터 (Asian Disaster Reduction Center, ADRC) 는 Sentinel Asia 네트워크의포털기관으로각노드에서생산및제공되는재해관련지구관측위성자료를종합적으로제공하는역할을담당하고있으며, 각회원국의재해담당기관뿐만아니라일반사용자도웹을통해접속하여재해정보를무상으로수집할수있다 년부터 Sentinel Asia 3단계가착수되었으며, 주요목표는전체재해관리프로세스주기중에서재해대비및복구측면에서위성자료의활용을확대하는것이다. 이를기반으로 ALOS-2, 3와같은신규위성으로부터수집되는위성자료를통해산출되는정보의정확도를높이는것과전반적인운영상의효율성을도모하여실제재해분야지원에극대화를목표하고있다. 우리나라는 2007년 11월에개최된 APRSAF 14차회의에서참여의사를공식적 기상기술정책

정책초점 다수의긴급대응지도를의사결정자에게전달하는 E-DECIDER 으로포명하여한국항공우주연구원이참여기관으로활동하고있으며차터와연계 하여다목적실용위성 2 호영상자료를제공하고있다. 6. E-DECIDER E-DECIDER 는 NASA 의예산으로지원되는재해평가및대응을위한긴급자 료기반의의사결정지원시스템이다. 이를통해다수의긴급대응지도를의사결정 자에게제공한다.

54 정책초점 다수의긴급대응지도를의사결정자에게전달하는 E-DECIDER 으로포명하여한국항공우주연구원이참여기관으로활동하고있으며차터와연계 하여다목적실용위성 2 호영상자료를제공하고있다. 6. E-DECIDER E-DECIDER 는 NASA 의예산으로지원되는재해평가및대응을위한긴급자 료기반의의사결정지원시스템이다. 이를통해다수의긴급대응지도를의사결정 자에게제공한다. 아래 [ 그림 6] 은 2014 년 8 월캘리포니아나파지역에발생한진 [ 그림 6] E-DECIDER 긴급재해대응결과물 도 6.0 지진에대응한사례로 XchangeCore 웹서비스를이 용하여캘리포니아지진정보센터에제공한사례이다. E-DECIDER는 NASA의제트추진연구소, ImageCat 社, 인디아나대학, 캘리포니아주립대학, Missouri 대학, 미국지질조사국과의협력을기반으로운영된다. 또한, 캘리포니아지진정보센터, 캘리포니아긴급상황대책본부, 캘리포니아지질조사원, 지진공학연구소, 미연방비상관리국과파트너쉽을구축하고, NASA 재해중점관리를위한응용과학프로그램의지원을받고있다. Ⅲ. 국내위성기반재난감시현황 국내의경우에는위성기반재난감시를위한범정부부처컨트롤타워는현재없지 52 Meteorological Technology & Policy

55 위성을이용한국가재난감시체계구축 만, 각위성정보배포및활용담당부처에서재난관련위성정보를재해재난해당관 련기관에제공하고있다. 현재국내개발위성의위성정보생산및활용기관은크게 미래창조과학부한국항공우주연구원, 기상청국가기상위성센터, 그리고해양수산 부해양과학기술원이있다. 한국항공우주연구원의경우에는국내위성개발을주도하고있으며, 국내에서개 발된모든위성을관제및운용하고있다. 위성정보활용의측면에서는다목적실용 위성 2 호, 3 호그리고 5 호의위성정보를처리 / 배포하고있다. 다목적실용위성 3 호 는국내최초 submeter 급위성으로전세계재난재해의가시분광정보를획득할 4 기의위성을활용하여재난재해에효과적으로대응가능 수있다. 특히기존에운용중인 1 m 공간해상도급인다목적실용위성 2 호와의공 동활용을통해극궤도위성의단점인재방문시기를줄일수있다. 뿐만아니라 2013 정책초점 년 8월 22일에는국내최초고해상도 X 밴드 SAR 위성인다목적실용위성 5호발사를성공하였으며, 이를통해날씨에상관없이고해상도영상정보를획득할수있다. 게다가, 2015 년초에발사예정인다목적실용위성 3A호는가시채널의경우 50 cm 급공간해상도를가지며, 특히고해상도적외카메라를탑재하여주야간적외관측이가능하기때문에고해상도위성분야에서대한민국은선진국대열에합류했다고볼수있다. 가시, 적외, 그리고마이크로영역분광밴드모두를관측할수있을뿐만아니라, 총 4기의고해상도위성운용으로인하여적시성이가장중요시되는재난재해에효과적으로대응할수있을것으로사료된다. 한국항공우주연구원은 2011 년차터가입을계기로위성기반전세계재해대응및복구수립에기여하기시작했고, 2011 년 2월동해안폭설발생당시에는국립재난안전연구원의요청을받아차터회원기관중일본 JAXA에서운영중인 ALOS AVNIR-2 재해발생전후영상으로피해지도를제작하여피해발생에따른복구계획수립에기여한사례가있다. 그후에동해안폭설대응, 우면산산사태발생에차터의지원을받아다양한위성자료를활용한사례가있다. 현재는차터운영을총괄하는역할을 2014 년 10월부터 2015 년 4월까지 6개월동안수행하게된다. 기상청국가기상위성센터는 2009년 4월에설립하여우리나라최초의정지궤도 기상기술정책

정책초점 실시간기상관측이가능한천리안위성 위성인천리안위성기상센서의관측영상처리 / 배포및활용을담당하고있다. 2010 년 6월 27일에발사된천리안위성은기상탑재체와해양탑재체를보유하고있으며, 이를통해다양한기상및해양현상을실시간관측한다. 기상센서의경우에는 1 개의가시채널과 4 개의분광채널을탑재하고있으며, 이를통해한반도를포함한 128.

56 정책초점 실시간기상관측이가능한천리안위성 위성인천리안위성기상센서의관측영상처리 / 배포및활용을담당하고있다 년 6월 27일에발사된천리안위성은기상탑재체와해양탑재체를보유하고있으며, 이를통해다양한기상및해양현상을실시간관측한다. 기상센서의경우에는 1 개의가시채널과 4 개의분광채널을탑재하고있으며, 이를통해한반도를포함한 E 경도기준으로반구지역을관측하고있다. 정지궤도천리안위성의가장 큰장점은실시간으로기상현상을관측할수있다는것이다. 예로, 천리안위성발 사이전에는태풍감시를위해일본의 MTSAT-1R 위성을주로활용하였는데정확 한태풍감시를위해서는고해상도시간분해능을가지는영상이필요하다. 하지만, 한반도로진로가예상되는태풍의경우에는고시간분해능 MTSAT-1R 자료를얻 기가힘들었다. 그러나천리안위성이후에는한반도로접근하는태풍에대해서는 특별관측모드를이용하여 15 분시간분해능의위성정보를획득할수있으며, 이 를통해태풍진로예측및기상방재에활용할수있었다 ( 환경일보 2011). [ 그림 7] 은 2010 년 8 월초에발생한 4 호태풍뎬무의가시흑백영상이다 (NMSC, 2014). 그 [ 그림 7] 2010 년 8 월 10 일획득된천리안위성의태풍뎬무흑백영상 림에서보는바와같이한반도 에접근하는태풍의구조특성 을관측할수있다. 한국해양과학기술원은천리안위성에탑재되어있는해양탑재체 (Geostationary Ocean Color Imager, GOCI) 를이용한한반도주변의해양특성을실시간으로관측하고있다. GOCI 센서는전세계최초정지궤도해색위성으로 500 m 공간해상도, 1시간의시간해상도를가진다. 이를 54 Meteorological Technology & Policy

57 위성을이용한국가재난감시체계구축 통해한반도주변해역에일어하는다양한해양현상, 특히해양재난재해감시가 가능하다. Ⅳ. 맺음말 위성기반국가재난감시를위해위성보유국가들의긴밀한협력필요 본글에서는위성정보를이용한국가재난감시체계구축을위한국내외현황및 적용사례에대해서알아보았다. 해외의경우에는우주개발선진국을중심으로다 양한국제협력단체를설립하여전세계에서일어나는재난재해에대한위성정보를 해당국가에게제공하고있다. 무엇보다이러한국제단체들의특성은재난발생시 가용할수있는모든위성을활용하여, 방재를위한고부가재난정보를신속하게제 정책초점 공한다는것이다. 즉, 전체적인위성기반국가재난감시의특성은기본적으로위성보유국가들의긴밀한업무협력관계를바탕으로한다. 이는위성이가지는장점즉, 시 공간적해상도가좋다는특성을가지기는하지만이러한장점들이다양한재난사례에대해, 일부위성만으로전세계지역을감시한다고가정했을때는오히려그한계성을보인다. 또한서론에서언급한바와같이다양한재난재해형태에대해서적용가능한위성센서분광또한다양하게필요하기때문에국가간협력은필수적이다. 이러한문제점들을미리인지한위성기반국제재난재해감시지원기구들은위성보유국가참여를최대한독려하고있으며, 현재도이를개선해나가고있다. 국내의경우에는현재한국항공우주연구원, 국가기상위성센터, 해양위성연구센터에서국내발생재난재해에대한위성정보를관련기관에제공하고있다. 하지만, 국내에서발생한재난재해에대해서범정부부처별로위성을관제, 수신, 처리및고부가방재정보를조정 관리할수있는위성정보기반국가재난감시컨트롤타워의부재는재난 / 재해감시에있어위성정보의가치를제대로도출해내지못하게한다. 효율적인재난재해방재를위해서는특성상가장중요한것이위성정보의적시성과적합성이다. 즉, 재난발생직후얼마나빠른시간내에방재현장에활용할수있는고부가방재정보가생산되느냐에따라서그효과는많은차이를보인다. 따 기상기술정책

58 정책초점 범부처위성정보컨트롤타워설립의우선적수행필요라서기존의방식, 즉부처간의협력을통한위성기반방재정보산출이아닌, 재 난재해감시를위한범부처위성정보컨트롤타워설립이우선적으로수행되어야 한다. 이를통해국내위성뿐만아니라, 해외가용모든위성을실시간으로활용할 수있는시스템체계가절실하다. 또한대한민국은정지궤도, 극궤도, 가시영역에 서마이크로영역까지다양한위성들을보유하고, 이를관제하여관심지역의영상 을획득하고는있지만이를활용하여복잡한재난재해유형에대처하기에는여전 히부족한현실이다. 따라서보다적극적인국제협력기구에참여를통해국내재 난재해발생시전세계모든재난활용가능위성들을활용할수있는국제협력체 계구축이필요하다. 세월호참사이후국민들의사회안전에대한불안감은상당히높다 년통 계청에서발표한사회조사결과에따르면대한민국의사회전반적인안정정도에 대해 50.9% 국민이 불안하다 고답변하였는데, 이는 2012 년조사 (37.3 %) 보다크 게증가한수치이다 ( 통계청, 2014). 반면국민들의우주개발에대한관심과애정은 나로호성공이후높아져있다. 이는국내에서발생하는다양한재난재해에대해 많은비용을투자하여개발된최첨단위성기술들을재난재해방재를위해적극적 으로활용한다면, 현재우리사회가가지는불안요소들을제거하여보다안전한사 회문화전환에기여할뿐만아니라, 장기적인우주개발의원동력이될수있을것 으로사료된다. 참고문헌 통계청, KMA, do#none UN-SPIDER, Meteorological Technology & Policy

59 정책초점 위성영상서비스시장빅뱅과 새로운관점 조황희과학기술정책연구원국제기술혁신센터장 Ⅰ. 민간기업주도의새로운서비스창출 : 지구관측위성 ( 광학센서 ) Ⅱ. 공공부문에서의위성활용 Ⅲ. 우주개발을위해개발된기술을타분야로확산 Ⅳ. 맺음말 정책초점 최근벤처기업주도의새로운서비스제공으로위성영상비즈니스가빅뱅상황을맞고있다. 타분야에사용되는위성이나비광학센서에서관측된정보가질병이나재난예방등복잡한현상을해석하고분석하는데유용하고응용되고있다. 위성의활용은어떤서비스를누구에게제공할것인가가중요하므로서비스공급자입장에서서비스체계와자료확보의검토가필요하다. 또한위성에탑재된센서별정보의해석기법개발및새로운관측센서의독자개발능력확보를통해기술확산을통한새로운혁신을창출하는데도움이될것이다. 기상기술정책

60 정책초점 지구관측위성활용을통한새로운비즈니스기회확산 1945 년공상과학소설에위성이등장한이후현재까지약 7,000 기이상이운영되었다. 이중 1,000 여기정도가현재에도우주공간에서다양한임무를수행하면서일상생활에많은편익을주고있다. 특히기상위성과 GPS위성은실생활에서필 수품이되어사회인프라의성격을갖게되면서산업과의연관성도깊어지고있다. 위성분야에서부가가치창출은위성의제작보다는위성을활용하는분야에서 나타난다. 대표적인예가민간영역에서수익을창출하는비즈니스영역인위성통 신ㆍ방송분야이다. 통신ㆍ방송위성을제외한분야에서가장활용도가높은영역은 GPS 위성이고, 나머지위성들은아직은산업적비즈니스영역에서한정적이다. 이 에본고에서는통신ㆍ방송위성, GPS 위성을제외한지구관측위성활용분야에서최 근생겨나고있는새로운비즈니스기회와우주기술의타분야로의확산을통한혁 신을살펴보고, 이와관련된새로운관점을살펴보고자한다. I. 민간기업주도의새로운서비스창출 : 지구관측위성 ( 광학센서 ) 통신ㆍ방송과 GPS 다음으로성장한분야가지구관측위성을이용한광학영상서비스이다. 이미미국의구글어스와같이민간이위성영상서비스를일반인에게제공하는서비스도존재하고있다. 민간기업이운영하는광학영상서비스는공공부문에서운영하고있는광학영상과점차경쟁적관계를형성할것이다. 특히, 위성을보유하지않아도위성영상을쉽고편리하게확보할수있기때문에공공부문의독점에서점차민간기업이새로운게임의룰을만들고있다. 특히민간부문에서벤처기업들이위성망을저렴하게구축하고새로운개념의서비스를제공하려는시도를하고있어이분야에서소비자에게선택의폭이더욱크게열릴것이다. 위성영상시장에서가장뜨거운곳은미국실리콘밸리이다. 실리콘밸리의벤처기업들이위성관측영상서비스에서새로운개념으로차별화를시도하고있다 년스탠포드대학출신 4인이설립한 Skybox Imaging사는 2013 년에 SkySat위성 58 Meteorological Technology & Policy

61 위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 (120 kg) 1, 2 호발사를시작으로 24 기의위성군집을형성하여해상도 1 m 이하의 영상과동영상을제공할예정이다. Skybox Imaging 사는 2014 년 6 월구글에 5 억 달러로매입되었다. Skybox 사는 HD 영상데이터와지도 API 를조합하여지상의움 직임을즉시볼수있는 위성동영상 서비스를제공하고있다. Skybox 사는인도 적지원관점에서동영상을제공하고있어서구글도이를이어받아 HD 위성영상 을비영리단체에게제공하고있다. 특히새롭게형성된 Skybox for Good 1) 는환 경문제와전쟁난민보호등을위해상황과변화를모니터링할수있는첨단영상 을필요로하는각종사회단체에동영상을제공하고있다. 구글은하버드대학의 지구관측위성을이용한고해상도의광학영상서비스 인도적지원이니셔티브 Signal Program 2) 과협력하여동아프리카와중동의난 민캠프를관리하는단체에영상을제공하고있다. 활화산이분화하는모습을동 정책초점 영상으로제공하는능력을갖고있어서구글의 Skybox 시스템은향후재난현장을실시간으로모니터링할수있게되어구호활동등에매우유용하게사용될것이다. 이렇게될경우하나의위성만으로재난이나환경변화를모니터링하고있는공공부문의위성활용경쟁력은 Skybox 시스템에의해거의소멸될것이다. 특히, HD 동영상의서비스확대가이루어진다면, 지상에서나타나는여러가지현상의변화를매우쉽게파악할수있게되어활용영역이크게늘어날것이다. 한편, 구글은 2013 년부터구글맵에서지난 25년동안찍은위성영상정보제공서비스를시작하였다. 이서비스는미국의지구관측위성랜드셋이찍은 200만장의영상을토대로하고있다. 이로써특정지역의 25년간의변화를관찰할수있는기회가열리게되었다. 구글은드론을제작하는 Titan Aerospace 사, 위성영상기업 SkyBox사, 로봇분야의일본기업 SCHAT사, 가정전력제어분야의 Nest사등의매입과자동운전분야의구글자동차개발을통해웹영역을벗어나실사회의정보체계화와지능화를추진하고있다. 미국은 1980 년대부터위성정보의상업화를추진하여 1994 년대통령령으로정찰위성기술의민수전환이인가되어 1999 년에최초의민간위성 IKONOS 를발 기상기술정책

정책초점 위성정보의상업화 - 민영화 사하였다. 정부재정악화로인해민간으로부터위성영상을구입하는장기구매 계약을 2000 년이후에활용하여민영화를추진하였고, 이의대표적인기업이 DigitalGlobe 사이다. 1992 년에창업한 DigitalGlobe 사는 2002년미국정부와장기계약을맺었고, 2012 년에는 GeoEye 와합병하여매출 6,000억원을달성하였다.

62 정책초점 위성정보의상업화 - 민영화 사하였다. 정부재정악화로인해민간으로부터위성영상을구입하는장기구매 계약을 2000 년이후에활용하여민영화를추진하였고, 이의대표적인기업이 DigitalGlobe 사이다 년에창업한 DigitalGlobe 사는 2002년미국정부와장기계약을맺었고, 2012 년에는 GeoEye 와합병하여매출 6,000억원을달성하였다. DigitalGlobe 사의주요고객은정부비즈니스의 80% 이상을차지하는국가정보국 (National Intelligence Agency) 이고, 구글, 노키아등지도서비스를제공하는벤더기업이다 년 8월에는세계최고의분해능인 31 cm 격자의광학지구관측위성 Worldview-3 을발사하였다. 미국은법으로분해능 50 cm 이하물체를찍는영상을기업이일반에게공개하 [ 그림 1] DigitalGlobe 사의 Worldview-3 의공개영상 지못하도록금지하고있었으 나, DigitalGlobe 사가문제를제기하자미국정부는 2014 년 6월법개정을통해 25 cm 까지의영상판매를가능하게하였다. 이러한법개정은 DigitalGlobe 사의핵심고객이정부이기때문에가능한것이고, 법이개정되었다하여 모든일반인에게영상을판매 할수없는측면도있다. 우리나라와미국 유럽의위성영상시장촉진을비교하면, 우리나라는정부부처별위성소유ㆍ위성운영방식이어서위성미소유ㆍ위성영상구매를하는미국, 유럽과는민간기업활성화와산업화촉진에서거리감이매우크다. 위성영상서비스에서또다른새로운서비스모델은 NASA의과학자 3인이창업한 Planet Labs사가휴대폰용부품들을채용하여초소형위성 ( cm) 군집을이루어 3~5 m급해상도를갖는영상을준실시간으로서비스하는것이다 년 3월 Planet Labs사는 1년후에소형위성 100기를추가한대규모군집을형 60 Meteorological Technology & Policy

위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 성하고전지구를망라하는고빈도관측을계획하고있다고발표하였다. 2014 년 7 월현재 43 기가운영중에있다. Planet Labs 사는대규모군집을값싸고신속하게구축하기위해민첩한소프트 웨어개발방식 (Agile development) 3) 을위성개발에적용하고있다.

63 위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 성하고전지구를망라하는고빈도관측을계획하고있다고발표하였다 년 7 월현재 43 기가운영중에있다. Planet Labs 사는대규모군집을값싸고신속하게구축하기위해민첩한소프트 웨어개발방식 (Agile development) 3) 을위성개발에적용하고있다. 즉, 위성전용 으로설계가되어있지않은카탈로그제품을활용하고방사선이나열과같은우주 환경시험을하지않았지만기술진보가두드러진일반전자부품을사용하는것이 양산위성의수명이다하기전신규위성으로빠르게대체 다. Planet Labs 사는장수명 의무거운위성보다는단순하 [ 그림 2] Planet 사가공개한영상 : 샌프란시스코만지역 ( ) 고수명이짧은양산위성으로 군집을만들고, 위성의수명이 정책초점 다하기전에보다향상된신규위성으로자주대체하는전략을추진하고있다. Planet사의영상도세계전역을거의실시간으로볼수있기때문에상황변화와같은측면을중시하는영역에서비즈니스가성장 할수있다. 특히주목할만한서비스를 구상하고있는곳이 NanoSatisfi 사이다. NanoSatisfi 사는 2012 년국제우주대학을졸업한 4인이설립한벤처기업으로오픈소스와안드로이드기반의 ArduSat 을개발하고이위성의제어를개인이나기업에개방하는서비스모델을제시하고있다. 서비스모델은 325 달러를기부하면 3일간위성을이용할권리를주고, 500달러를기부하면 1주일간위성을이용할권리를주는것으로누구든지휴대폰으로도관련앱을설치하고사용할수있다. NanoSatisfi 사가개발중인앱은 Apps In 3 전통적인 SW 개발방식인요건정의, 설계, 실장, 테스트등의각공정을순서대로한번씩하는폭포수 (waterfall) 개발방식의단점을보완해사용자, 개발자, 테스터가한조를이루어사용자시나리오 (user story) 를개발하는방식 기상기술정책

64 정책초점 고품질고빈도자료의제공과변화검출서비스는바로변화감지가능한영상분석제공 Orbit이다. 이앱을스마트폰에서다운받아위성을제어할수있으며누구든지이위성을이용해비즈니스를할수있는앱을개발할수있다. NanoSatisfi 사의 ArduSat 는다수의센서를탑재하고있고, 지상에서이들을조작해여러가지실험을할수있다. ArduSat에탑재되어있는센서는가속도계, 자이로스코프, 가이거계수관방사온도계, 카메라등이다. 탑재된센서는 Payload Board로제어된다. 이보드는 Arduino라는컨트롤러로구성되어있고위성에탑재된센서나카메라를제어한다. 따라서 ArduSat는광학과비광학분야를포괄하는위성이다. ArduSat 의활용은교육분야에서가능성이매우높다. 학생들이직접위성을조작해볼수있고, 위성에탑재된센서를조작하여지구물리등에대한현상을관측하고분석할수있기때문이다. 또한 OmniEarth사는 28기의위성군집을이용하여고분해능고품질영상을높은빈도로확보하는계획을갖는벤처기업이다. 특히이회사는위성영상해석을활용한솔류션개발에중점을두고있고, 2014 년 8월에 IRISmaps 를매입하였다. IRISmaps 사는지구관측영상과그밖의데이터를통합하여비즈니스솔루션을농업, 임업, 에너지, 공공부문에클라우드기반으로공급하는기업이었다. 또한이기업은고분해능의고품질데이터를고빈도로제공하는것이외에 변화의검출 을제공하는제품이나해석개발에힘을기울이고있다. 이것이서비스된다면, 소비자나수요자가여러장의시계열적영상분석을하지않고도바로변화를감지할수있는영상분석제공이가능해질것이다. 이상의저궤도광학지구관측위성분야는미국의지구저궤도상업화정책과맞물려 NASA 등의지원하에벤처기업이새로운서비스를창출하는도전영역이되고있다. 따라서향후지구저궤도의광학관측분야상업화는미국기업이주도를하게될것이다. 또한구글 4) 등은광학지구관측위성을기계ㆍ전자가아닌소프트웨어로보고있고, 소프트웨어기반의빅데이터처리해석등에역점을두고있다. 4 구글에통합된 Skybox Imaging 은데이터분석플랫폼을경쟁력으로보고, 분산처리기반 Apache Hadoop 을영상데이터저장ㆍ해석ㆍ처리에활용하고있다. Hadoop 은 2004 년구글이발표한대규모분산병렬처리를위한프로그래밍모델 Map Reduce 를토대로 Apache Software Foundation 이소프트웨어형태로공개한것이다. 이데이터분석플랫폼은점차다양한관측센서로부터확보한영상데이터와통합을검토하고있다. 62 Meteorological Technology & Policy

65 위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 이러한미국정부의정책지원과새로운서비스비즈니스를기반으로하는미국 의벤처기업창출로우리나라와같이정부가저궤도광학관측위성을직접운영하 는국가에서는향후저궤도광학위성운영과활용분야에서커다란도전에직면하 게될것이다. 이는상업적ㆍ응용적서비스의개념을갖추고글로벌시장을겨냥한 벤처기업을공공부문의위성활용정책으로는감내하기가어려워질수있다는의미 이다. 벤처기업의서비스를공공부문의위성활용정책으로감내하는것은한계가있을것 II. 공공부문에서의위성활용 공공부문의위성관측영상이나데이터활용은국민들을위한서비스나과학적 정책초점 탐구가대부분이다. 대국민서비스분야에서일상생활과매우밀접한것이기상관측위성이관측한데이터를활용한기상예보이다. 기상정보는공공재로서정부가국민모두에게공평하게제공하고있고, 레저나비즈니스등을위한기상정보는민간기업이서비스를제공하고있다. 향후특정목적의수요가증가하면광학관측위성분야와같이미국에서벤처기업이용도별로세분화된기상정보를제공할수있을지도모른다. 기상분야다음이환경분야이다. 환경분야에서는지구관점에서의지구환경문제와관련된오존층파괴, 지구온난화, 산성비, 생물다양성, 물순환, 토양열화, 사막화등이있고, 국가관점에서의도시대기오염, 수질오염, 환경문제로인한국민의안전, 오존층파괴로인한피부암위험, 온난화로인한농작물과수산어종등에미치는영향의파악등이중요하다. 지구관측위성이관측한정보의활용분야는미국 Landsat 위성의활용을나타낸 < 표 1> 에서잘보여주고있다. Landsat 위성의주요활용분야는기후변화감지, 어업자원, 수자원관리등의환경과학과관리가 48%, 토지이용및피복조사 25%, 수량예측등농업분야 8%, 초 중등교육및대학과전문대학교육등교육분야 6%, 도시화의조사등개발계획이 5% 이다. 기상기술정책

66 정책초점 위성을통한수십년간의모니터링은환경변화에대한이활용분야는대부분공공영역이어서아직민간이참여하기에는시장규모가정책수립에작아상업서비스가쉽지않다. 하지만, 다양하고많은공공기관과연구기관들이위귀중한정보제공 성정보를쉽게활용할수있게하는위성정보유통이중요하며, 새로운활용분야를공공부문에서창출할필요가있다. 특히공공부문에서는국민들이알고자하는지구과학정보를쉽게살펴볼수있 는인프라를구축하여국민들이지구건강에관심을갖도록할필요가있다. 이의 대표적인예가 UNEP 5) 의웹사이트 로누구든지방문 하여원하는지역의변화된모습을시계열적으로파악할수있다. 이와같이위성 < 표 1> 미국 Landsat 활용분야 포괄적응용 농업 교육 에너지 환경과학과관리 인간의니즈 토지사용 / 토지복원법적 / 안보 계획과개발 서비스와재화 개별적응용ㆍ농사예측ㆍ농업관리 / 생산 / 보전ㆍ초중등교육ㆍ대학과전문대학교육ㆍ기술훈련 ( 예 : 워크숍, 단기과정 ) ㆍ에너지 ( 예 : 오일, 천연가스, 석탄 )/ 메탈 / 광물개발ㆍ대체에너지개발 ( 예 : 풍력, 태양열, 지열 ) ㆍ생물다양성보전ㆍ기후과학 / 변화ㆍ연안과학 / 모니터링 / 관리ㆍ극지과학 ( 예 : 해빙, 빙하, 만년설 ) ㆍ생태계 / 에코시스템과학 / 관리ㆍ어류와야생동물과학 / 관리ㆍ화재과학 / 관리ㆍ삼림과학 / 관리ㆍ지질 / 화산ㆍ생물다양성 / 초지과학 / 관리ㆍ레크레이션과학 / 관리ㆍ물관리 ( 예 : 유역관리, 수권, 수문학 ) ㆍ위기 / 재앙관리ㆍ손해보험 ( 예 : 작물, 범람, 화재 ) ㆍ공중보건ㆍ인도적지원ㆍ토지사용 / 복원ㆍ국방 / 국가안보ㆍ환경규제ㆍ법률집행ㆍ평가와세금부과ㆍ공학 / 건설 / 서베이ㆍ도시개발과계획ㆍ비도시개발과계획ㆍ도시화ㆍ문화자원관리 ( 예 : 고고학, 인류학 ) ㆍ부동산소유관리ㆍ소프트웨어개발ㆍ전기통신ㆍ교통ㆍ공공인프라 출처 : Users, Uses, and Value of Landsat Satellite Imagery-Results from the 2012 Survey of Users ( ) 이확보한지구데이터를통해수십년간의변화모습을모니터링할수있게되면서여러계층의사용자들이자신의목적에맞게사용할수있게되었고, 지구차원의환경변화에대한정책수립에도귀중한정보를제공하고있다. UNEP의정보와같이특정지역에대한시계열적변화비교는토지자산관리, 도심의녹지관리등에활용이가능하여상업적인비즈니스로도발전할수있다. 이러한공공분야에서의위성활용은공공성과인프라성때문에상업화가쉽지않지만, 데이터가시계열적으로많이축적된다면상업화의가능성도존재한다. 특히공공성이높지만정보의가치가중요한부분은준상업적 5 유엔환경계획 (UNEP) 의 One Planet, Many People; Atlas of Our Changing Environment 보고서를 2005 년 6 월세계환경의날에발매한이래정기적으로갱신하고있어누구든지특정지역의환경변화를검색할수있게되었다. 64 Meteorological Technology & Policy

67 위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 서비스도가능하다. 예를들어북극해를항해하는선박에게유빙의이동경로등을 관측하고분석하여그경로를통신위성을통해전달해주는서비스는상업화가가 능하다. 이와같이지구를관측한정보가특정집단에게필요한경우는상업화가 가능하고, 기상예보와같이전국민에게전달되어야하는정보는공공재로서무상 으로제공함이바람직하다. 북극해항해선박에유빙이동경로서비스의상업화가능 III. 우주개발을위해개발된기술을타분야로확산 공공부문에서중요한것은우주개발을위해개발된기술을타분야로확산하는 것이다. 이를위해서는우주개발을위해새로운기술들이개발되어야기술확산을 정책초점 고려해볼수있다. 미국이나유럽에서는우주개발에서신기술들이많이개발되기때문에타분야로기술확산을적극적으로시도하고있다. 대표적으로위성이관측한정보의해석및분석소프트웨어의응용이다. 관측위성이촬영한농장이나농작물작황의영상을고도의소프트웨어를활용하여필요한정보를추출하는분석은의사가 MRI영상에서치료에필요한진단정보를얻는분석과매우유사하다. 이에유럽우주기구 (ESA) 는관측위성을위해개발된위성영상해석소프트웨어를컴퓨터과학전문가들과함께사람의뇌를 MRI스캔한영상분석용소프트웨어로개조하였다. 현재개발된소프트웨어 (AlzTool) 는스페인의대학의학부교수들이이용중에있다. 또한제조공장이나영상서비스분야에활용이있다. 예를들면, 공장에서기름등이묻어더러워진바코드의해석이나반도체공정에서와같이불량품파악을위한광학영상분석등에위성영상해석소프트웨어를적용하고, 인공위성용으로개발된영상고압축기술을유통, 의료, 감시카메라등에활용하고있다. 독일에서는 X선천문위성이관측한데이터에서정보를추출해내는알고리즘을개발하였고, 이를악성흑색종의조기발견에응용하고있다. 독일막스플랑크연구소 (MPE) 6) 에서는 ROSAT위성이수집한 X선데이터집적에서의미가있는정보를추 6 기상기술정책

68 정책초점 신기술개발의역량과기회확충필요 출하는 SIM (Scaling Index Method) 을개발하였다. 이방법은피부의흑색증을 매우간단하고편리하게진단하고분석할수있는장치에응용되었다. [ 그림 3] Patients undergoing dermatoscopy benefit from SIM s ability to detect weak signals 또한고객이지정한특정지역에서변 화가발생하면자동으로고객의휴대폰 으로통지해주고, 해상유류유출을자동으로인식하며, 야간위성영상을이용하여특정지역의경제활동과전력소비량의변동특성을파악할수있다. 농업분야에서도압축된위성영상을품질관리에활용하고있다. 예를들어, 일본농가에서는쌀의맛이가장좋은시점을추출하여수확하기위한단백질함유량분석자료로위성영상을활용한다. 또한우주수송기의안전성검증소프 트웨어가원자력발전소시스템이나철도시스템에응용이되고있다. 스웨덴의 Logikkonsult NP사는 NP-Tools 라는시스템분석과검증기법을개발하였다. 이 NP-Tools 는복잡한시스템을신속하게분석할수있고, 그래픽으로워크스테이션인터페이스를사용하여하드웨어와소프트웨어양쪽에응용되고있다. 스웨덴정부는이기술을원자력발전소의냉각수가원자로에흐르는양을정확하게조정하는데적용하고있다. 이와같이우주개발을위해활용이된기술들은타분야로확산이이루어지면서새로운혁신을창출하고있다. 하지만, 우리나라에서는우주개발을위해개발된신기술들이많지않아서미국이나유럽과같이우주기술을타분야로확산하기는쉽지않다. 따라서신기술을개발할수있는역량과기회확충이필요하다. 66 Meteorological Technology & Policy

69 위성영상서비스시장빅뱅과새로운관점 IV. 맺음말 최근위성활용시장은미국벤처기업주도의새로운서비스제공으로위성영상 비즈니스가빅뱅상황을맞고있다. 즉, 지구저궤도의공공기관중심지배에서민 간기업의상업화추진으로위성활용시장이새로운전기를맞이하고있다. 특히미 국에서는 G (Government) to G 에서 B (Business) to C (Consumer) 와 B to B 로비즈니스가전개되고있다. 구글은실사회의정보체계화와지능화추구에위성 을활용하고있지만, 보다중요한것은모두소프트웨어로보고있다는점이다. 즉, 공공기관중심에서민간기업중심으로위성활용시장변화 위성이관측한영상이나데이터의해석소프트웨어를중요하게보고있다. 천문학 에사용되는위성이나비광학센서가관측한데이터분석에사용되는분석및해석 소프트웨어가질병이나재난예방을위한복잡한현상을해석하고분석하는데유 정책초점 용하게응용되고있다. 우주의활용이나위성의활용은어떤서비스를누구에게제공할것인가가중요하기때문에서비스공급자입장에서서비스체계와데이터확보를검토할필요가있다. 이를미국의위성서비스관련벤처기업들이잘보여주고있다. 이는현재와같이정부나공공기관이공공목적에운영하고있는위성을사후적으로활용도를높이려고하는데에는한계가있음을의미한다. 따라서공공목적의위성이면 Landsat 과같이어떻게활용되었는가에가치를두면될것이다. 또한위성에탑재된센서별로관측된정보의해석기법개발과같은소프트웨어와새로운관측센서의독자개발능력확보가기술확산을통한새로운혁신을창출하는데도움이될수있다. 즉, 기술적파급효과를추진하고자한다면고유기술을통한센서개발과이센서가관측한정보의해석기법개발이필요하다. 이것이가능해지면향후뇌질환이나암진단등에기여할수있을것이다. 기상기술정책

논 단 우주기상의 연구 현황 및 발전 방향 김용하 충남대학교 천문우주과학과 교수 yhkim@cnu.ac.kr Ⅰ. 서론 Ⅱ. 태양폭풍에 의한 피해 사례 Ⅲ. 우주기상에 의한 피해 사례 Ⅳ. 우주기상에 대응하는 국내외 활동 현황 Ⅴ. 전망 및 제언 I.

70 논 단 우주기상의 연구 현황 및 발전 방향 김용하 충남대학교 천문우주과학과 교수 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 태양폭풍에 의한 피해 사례 Ⅲ. 우주기상에 의한 피해 사례 Ⅳ. 우주기상에 대응하는 국내외 활동 현황 Ⅴ. 전망 및 제언 I. 서론 우주기상(Space Weather)은 태양으로부터 오는 X-선, 극자외선, 태양풍 등이 지구의 자기권, 전리권 및 고층 대기와 직간접으로 작용하여 생기는 근지구 영역의 물리 화학적 상태의 변화를 말한다(Scherer et al., 2004; 안 병호, 2009). 이런 근지구 우주 공간과 고층 대기권의 변화는 이곳에서 운영되는 인공위성의 성능에 직접적으로 영향을 줄 뿐만 아니라, 전리층의 교란으로 지상에서의 전파 통신 장애를 초래하거나, 위성을 이용한 통신 및 항 법 장치의 중단 또는 오차 증가를 야기하고, 우주폭풍(Space Storm) 시에는 지상의 송전선이나 송유관에 유도 전류를 발생시켜 정전이나 고장을 일으키기도 한다. 또한 고에너지 입자로 인해 우주비행사나 극지 항공기 승무 원의 방사능 피폭으로 건강에 부정적 영향을 미치기도 한다. 우주기상이 인간 활동에 피해를 주는 시기를 통틀어 우주폭풍이라 부르는데, 미국 해양대기청(NOAA)의 우 68 Meteorological Technology & Policy

우주기상의연구현황및발전방향 주기상예보센터 (SWPC) 에따르면, 이를크게전파폭풍 (Radio Storm), 태양입자폭풍 (Solar Storm), 지자기폭풍 (Geomagnetic Storm) 으로나눈다. 자세한우주폭풍의정의들은참고문헌에소개된교과서와 NOAA/SWPC 의홈페이지에제시되어있다.

71 우주기상의연구현황및발전방향 주기상예보센터 (SWPC) 에따르면, 이를크게전파폭풍 (Radio Storm), 태양입자폭풍 (Solar Storm), 지자기폭풍 (Geomagnetic Storm) 으로나눈다. 자세한우주폭풍의정의들은참고문헌에소개된교과서와 NOAA/SWPC 의홈페이지에제시되어있다. 본논단에서는우주기상이영향을끼친최근의사례들을소개하고, 이런우주기상의영향을줄이기위한국제적활동을살펴본뒤, 우리나라의우주기상대응정책에대한방향을제시할것이다. II. 태양폭풍에의한피해사례 1. 전파폭풍에의한공항관제피해사례 전파폭풍은태양의플레어폭발에따른 X- 선플럭스가급격히증가하여, 지구의전리권을 교란시키는현상을말한다. 평소의태양 X- 선은상당히약하지만, 전파폭풍시에는평소의 10~1,000 배이상으로증가한 다. 전파폭풍의발생경보는미 국의정지궤도기상위성에탑재 [ 그림 1] 2013 년 5 월 13 일발생한태양플레어 X- 선으로인한전리권흡수최대주파수지도. 최대주파수가 30 MHz 이상인곳은단파 (HF) 통신이두절된다 (NOAA/SWPC). 논단 된측정기가측정한 1-8 A의태양 X- 선플럭스값을근거로한다 (NOAA/SWPC). 최근전파폭풍사례로는 2013 년 5월 13일미국전역에발생한피해를들수있다 [ 그림 1]. 이때샌프란시스코공항관제센터는항공기와단파 (HF) 통신에장애를겪어공항관제신호의전달이지연되고, 도쿄와마닐라로가는 기상기술정책

72 논 단 비행기운항에차질이빚어지기도했다. 뉴욕공항에서도단파를사용하는공항관제신호의 단절과지연을겪었고, 타통신수단이이용되었다. 2. 전리권폭풍에의한 GPS 정밀도저하사례 2014 년 2월 27일에는태양코로나질량방출 (CME) 현상으로전리권이크게교란되는전리권폭풍이발생하였다. 이때항공기에 GPS 보정값을전달하는미국 FAA의 WAAS (Wide Area Augmentation System) 신호가부분적으로단절되는피해를겪었다. 따라서 GPS를사용하는항공기의항로정보가부정확해지는현상을겪었다. 이와같이정밀 GPS 정보가요구되는분야는전리권폭풍으로피해를입을수있다. 구체적으로정밀 GPS 시간정보를사용하는분야로는발전및송전시스템, 은행증권전산망이있고, 정밀 GPS 시간과위치정보를사용하는분야로는항공관제, 철도, 선박, 통신네트워크, 무선인터넷, 지리정보시스템 (GIS), 정밀시추, 정밀자동화농업등이있다. 3. 태양입자폭풍에의한극항로통신두절 태양은주로가시광선영역에서빛에너지를방출하지만, 전하를띤고에너지입자를태양풍으로방출하기도한다. 특히태양활동이강한시기에는태양흑점주위에거대한자기장과플라즈마가폭발하면서엄청난양의고에너지입자를방출하는데이를코로나질량방출 (Corona Mass Ejection, CME) 이라한다. 또한태양플레어폭발시에는강력한에너지를가지는양성자들이발생하는데, 이를태양입자발생 (Solar Particle Event, SPE) 이라부른다. 태양에서방출된고에너지입자의플럭스는미국 NOAA 의정지궤도기상위성의입자측정기로감시되는데, 10 MeV 이상의양성자플럭스값에따라 S0~S5 까지분류된다. 이렇게방출된입자는보통 1~2 일이면지구에도달하여지구자기권의자기장과부딪쳐다양한현상을일으킨다. 특히지구의극지역은자기장이열려있어태양의고에너지입자가직접대기로진입할수있다. 대표적으로 SPE 시에고에너지태양입자들이극지역고층대기를이온화시켜전리권 D층의밀도를갑자기증가시킨다. 이렇게되면전리권 D층이단파를흡수하여통신이두절되는극관흡수 (Polar Cap Absorption, PCA) 현상을일으킨다. [ 그림 2] 는 2013 년 5월 23일 70 Meteorological Technology & Policy

우주기상의연구현황및발전방향 발생한 SPE 로인해발생한 PCA 현상 을전리권흡수최대주파수값으로표 현한것이다. 해당값은각지점에서 [ 그림 2] 2013 년 5 월 23 일발생한 SPE 에의해생긴극지역전파흡수 (PCA) 현상. 최대주파수가 30 MHz 이상인지역에서는단파통신이두절된다. 빨간화살표는태양방향임 (NOAA/SWPC).

73 우주기상의연구현황및발전방향 발생한 SPE 로인해발생한 PCA 현상 을전리권흡수최대주파수값으로표 현한것이다. 해당값은각지점에서 [ 그림 2] 2013 년 5 월 23 일발생한 SPE 에의해생긴극지역전파흡수 (PCA) 현상. 최대주파수가 30 MHz 이상인지역에서는단파통신이두절된다. 빨간화살표는태양방향임 (NOAA/SWPC). 통신이가능한주파수를나타내며, 이주파수가단파영역 (3~30MHz) 을넘어서면단파통신이불가능해진다. < 표 1> 은 2011 년부터 2014 년까지발생한 SPE와이에따른 PCA 현상을정리해놓은자료이다. 이기간은태양활동이극대기로진행하던시기로상당히많은 SPE가발생하였음을알수있다. 특히극지역단파통신이두절되는경우가약 700시간이상지속됨을주목해야한다. 극지역을통과하는항 공기의경우, 정지궤도를이용한통신수단이작동하지않기때문에보통단파통신으로지상과의통신을유지한다. 그러나 PCA 현상으로단파통신이두절되면항공기는지상과교신할수없는상태가되기때문에비행안전에심각한위협을받는다. 따라서심각한 PCA 현상이일어난약 700시간 < 표 1> SPE report event 개수와 PCA 현상의 HAF (Highest Absorption Frequency) SPE report (2011~2014) 전체 (N) event개수 (n) n/n 지속시간 (Hour) 평균값HAF 중앙값HAF total event(n) % S % S % S % S % 논단 동안은극지역을우회하는비행이권 장된다. 기상기술정책

74 논 단 III. 우주기상에의한피해사례 1. 우주기상에따른극항로방사선피폭 극지역통과항공기는고에너지입자에직접노출되는피폭현상을겪는다. 낮은위도지역에서는태양이나우주로부터오는고에너지입자들이지구자기장에막혀항공기운항고도까지침투하지못하지만, 극지역은자기장이열려있어그대로대기권으로진입한다. 최근연구에의하면, 100 MeV 양성자는고도 25 km, 100 GeV 양성자는고도 10 km까지투과하는것으로알려져있다 ( 황정아등, 2014). 따라서에너지가높은우주선 (Cosmic Ray) 이더직접적인피폭을주지만, 태양고에너지입자는우주선보다플럭스가훨씬많아서고도 10 km 이상의비행기탑승자에게상당한피폭을줄수있다. 예를들어 2003년 10월 29일에있었던태양입자폭풍의경우, 인천에서뉴욕까지극항로로비행한탑승자는우주선으로부터약 47 microsv, 태양고에너지입자로부터 35 microsv, 총 82 microsv 의선량을받는다고계산되었다 ( 황정아등, 2014). 이는원자력안전법시행령에서제시한일반인의 1년간의선량한도인 1 msv와비교하면, 약 1/12 에해당하므로극항로를자주운항하는승무원들에게는상당한위험이있음을암시한다. 또한생활주변방사선안전관리법시행령에따르면항공기승무원에대한안전조치를의무화하고있고, 국토부의 승무원에해한우주방사선안전관리규정 ( 고시 ) 에의하면승무원의개인별연간방사선노출량이 6 msv, 임신승무원은 2 msv를넘지않도록상시관리할것을규정하고있다. 그러나우주방사선에대한국제적표준은아직없다. 미국 NASA의 NAIRAS (Nowcast of Atmospheric Ionizing Radiation System) 은승무원, 승객, 임산부에대한우주방사선노출경보서비스를제공하고있다. 또한항공기에탑재하여실제로방사선량을측정하는자동화기기가개발되어 NAIRAS를검증하는프로젝트가진행되고있다 (Tobiska, 2014). 우리나라의경우 2006년 1월에공표된건설교통부항공안전본부의북극항로운항지침에의하면태양입자폭풍 S4, S5 등급시에는북극항로운항이불가하다. 72 Meteorological Technology & Policy

75 우주기상의연구현황및발전방향 2. 우주기상에의한위성체피해사례 우주공간에서운영되는인공위성은그곳에있는다양한입자들에의해영향을받는다. 이런입자들은위성체의고장을일으켜막대한경제적손실을입히기때문에우주기상의여러요소중에서가장주목을받는다. 미국 NASA는지난 60여년간의위성체개발경험을토대로우주공간의입자가위성체의고장을초래할수있는영향을 3가지로분류하였다 (NASA Handbook, 1999). 이에따르면, 위성표면대전 (Surface Charging) 은 100 KeV 이하전자에의해, 내부대전 (Internal Charging) 은 100 KeV 이상전자, 단일사건전복 (Single Event Upset) 은 5 MeV 이상양성자에의해일어난다. 특히정지궤도위성은외방사대 (Outer Radiation Belt) 에가까워서, 이곳의많은고에너지입자들에의해고장을일으킬수있다고알려졌다. 이정지궤도중에서도태양반대방향에서고장이많이발견되며, 또한자정에서새벽시간에그리고춘분과추분기간에많이발생한다. 이는지자기폭풍 (Geomagnetic Storm) 시에자기권내에서입자가가속되는것과직접적으로관련되어있다 (Wrenn, 1996). < 표 2> 는대표적인위성보험회사인 Atrium Space Insurance Consortium (ASIC) 이 1986 년 이래조사한 3,200 여건의위성장애를분석한자료이다 (Reeves, 2014). 이표에의하면모든 위성장애의약 1/4 이우주기상의영향에기인한것으로분석되어, 우주기상의중요성을잘 논단 나타내준다. 특히통신탑재체, 자세제어계 (ACS), 전력, Telemetry/Data 처리부분이많은영향을받은것을알수있다. 이회사에서조사한 1994~2013 년동안의위성관련보험청구액은총 120억달러에달하는데, 이중에서약 3% 인 3억달러가우주기상에기인한것으로알려졌다. 대표적인사례는 Anik E1 위성과 Telstar 401 위성의피해이다. < 표 2> 우주기상으로인한위성장애통계 (1986 년이래 ASIC 조사 ) SUBSYSTEM All Anomalies % Space Environment Communications Payloads % % Optical / Imaging Payloads % % ACS including Computer % % Power % % T&C / Data Handling % % Propulsion % % Thermal % % Mechanisms % 0 - Structure % 0 - Unattributed % 0 - TOTALS % % 25.57% % 기상기술정책

논 단 3. 지자기폭풍에의한전력망피해 강력한태양풍이지구자기권과부딪치면, 자기권은움츠려들며정지궤도근처의방사선대에불규칙하고강한전류가흐른다. 이우주공간의전류는마치한코일에교류전류가흐르면연결되어있지않은다른코일에전류가유도되듯이지상에유도전류 (Geomagnetically Induced Current, GIC) 를발생시킨다.

76 논 단 3. 지자기폭풍에의한전력망피해 강력한태양풍이지구자기권과부딪치면, 자기권은움츠려들며정지궤도근처의방사선대에불규칙하고강한전류가흐른다. 이우주공간의전류는마치한코일에교류전류가흐르면연결되어있지않은다른코일에전류가유도되듯이지상에유도전류 (Geomagnetically Induced Current, GIC) 를발생시킨다. 이런 GIC는고위도지역에길게설치된송전선이나송유관에유도되기쉽다. 송유관에발생하는 GIC는군데군데설치된접지로흘러들어가당장심각한피해를입히지는않지만송유관의노쇄현상을촉진시킨다고알려져있다. 그러나송전선에유도된 GIC는연결된변압기에치명적인피해를초래한다. [ 그림 3] 은 2003년 10월 29~31 일강력한우주폭풍 ( 일명 Halloween event) 기간에발생한지자기폭풍으로인해강력한 GIC로타버린남아프라카공화국의 Ekom 지역의변압기내부를보여준다. 지자기폭풍시의 GIC는절연체, 접합부, 변압기등을손상시켜, 송전선을조기에노화시킨다. 특히고위도지역의오래된고전압송전선로들이이런 GIC에취약하다. 미국의동북부지역송전선로는고위도에화강암암반지역에있으며, 고전압선로가복잡하게상호연결되어있고, 대양을 [ 그림 3] 2003 년 10 월 29~31 일발생한지자기폭풍에의해유도된 GIC 로남아프리카공화국 Eskom 지역의타버린변압기내부 (Reeves, 2014) 인접하고있어염분성바닷물의높은 전기전도도의영향을받는다. 또한 노후화된선로가장거리간연결되어 있어, 한군데에서발생한송전실패가넓은지역에전파되는재난상황으로치달을수있는취약점을가지고있다 (Reeves, 2014). 실재로 1989 년 3월 13~14 일에발생한캐나다의퀘벡주송전시설두절로수백만주민이 9시간동안전력공급을받지못했다. 이우주폭풍은단파통신두절, 위성궤도강하, 통신위성장애등다양한피해를초래했으며, 우주기상피 74 Meteorological Technology & Policy

77 우주기상의연구현황및발전방향 해가가장잘나타난사례로알려졌다 ( 안병호, 2009). 송전선피해로인한전력단절피해는경제적인것을넘어사회불안까지초래할수있기때문에국가재난관리차원에서대응해야한다. 미국은국가재난시나리오에태풍, 홍수등과더불어강력한지자기폭풍에의한전력단절 (Blackout) 을상정한대응책을마련하고있다. 기록상가장강력했던 1859 년의우주폭풍은 Carrington 이벤트로널리알려져있는데, 현대사회에이때의강도로우주폭풍이발생한다면, 북미, 북유럽, 일본의송전변압기의약 10% 가손상될것으로예상된다 (Reeves, 2014). 이럴경우복구에약 3주간의시간이소요되며이로인해북미지역에서만 1,000 억달러이상의경제적손실이발생할것으로스위스재보험회사 Swiss Re가추산하였다. IV. 우주기상에대응하는국내외활동현황 우주기상이라는용어는 1959 년 John Brooks 가 New Yorker Magazine 에태양플레어폭 발의효과를대중에게설명하며처음쓰여지기시작했다. 우주기상의피해에대해체계적으 로대응해야한다는권고는미국해양대기청 (NOAA) 이 1995 년 National Space Weather 논단 Program이라는문서에서공식적으로채택하였다 (NSWPSP, 1995). 이문서에기초하여콜로라도주 Boulder 시에 NOAA의 Space Weather Prediction Center (SWPC) 가설립됨으로서본격적인미국의우주기상예보업무가시작되었다. 그전에는국제전파과학연맹 (International Union Radio Science, URSI) 산하에 International URSIgram and World Days Service (IUWDS) 라는기구에서우주환경정보를전파하였다 년에이후에는이기구가 International Space Environment Service (ISES) 로개편되면서, 세계각지역에경보센터 (Regional Warning Center, RWS) 를운영하는방식으로확장되었다. 현재 16개의 ISES RWS가운영되고있고, 그중한국도포함되어있다. 미국의 NOAA/SWPC 는정지궤도기상위성에탑재된우주환경센서 ( 태양 X- 선감지기, 고에너지입자검출기, 자력계 ) 와항시태양방향에위치라는 ACE 위성과태양연구용인 STEREO 위성, SDO 위성의자료를실시간으로사용하여가장종합적인우주기상예보를실시하고있다. 또한 NOAA/SWPC 는매년 4월 기상기술정책

78 논 단 국제적인우주기상워크샵을정기적으로개최하여명실공히우주기상예보업무의국제적리더쉽을발휘하고있다. European Space Agency (ESA) 는우주기상예보업무를본격화하기위해 2009년 Space Situational Awareness (SSA) 의준비프로그램을시작했다. 이프로그램에는현재 13개국이참여하여유럽의독자적인우주기상자료확보를위해위성탑재체를개발및운영할계획을수립하고있다. 이프로그램이완성되는 2010 년후반에는 SSA Space Weather Data Center 와 Space Weather Service Coordination Center 를설립 운영할계획이다. 특히기기의신뢰성이이미검증된우주기상탑재체 20여개를선정하여각종위성에 piggybag 방식으로탑재기회를조사하고있다 ( 개인교신, J.-P. Lunthama, SSA Space Weather Manager). 영국은 2012 년올림픽개최와재난관리차원에서우주기상에대한정책적관심이높아짐에따라, UK Met Office에서우주기상업무를본격적으로수행할계획이다. 우주기상측정장비측면에서 UK Met Office는미국과타이완이추진하는 COSMIC 위성의자료를직수신할계획이며, 전리층 D-region 의관측기지인 ATDMet 를확충할예정이다. 또한저층대기의기상예보모델을열권 / 전리권까지확장하여우주기상의일부인전리권예보모델을개발하고있다. 일본은국립정보통신연구소 (NICT) 를중심으로우주기상예보업무를수행중에있으나, 지난 2012 년 3월의지진으로사회적충격을받아우주기상업무의투자에영향을받을것으로예상된다. 그러나이미전세계적으로우주환경감시를위한관측장비를설치하였고, 자국내의관측자료와통합하여우주기상예보중전리권예보시스템구축이완료되어업무를수행중에있다. 특히일본내의 1,200개의 GPS 수신망을통하여전리층파동현상 (Traveling Ionospheric Disturbance) 을감시하고있으며, 적도부근의인도네시아와지자기의공액 (conjugate) 지점인남반구까지도관측기기를설치하여고층대기연구를하고있다. NICT의우주환경센터는미국의우주기상예보센터와유사하게위성과지상관측소로부터관측된태양의 X선및고에너지플럭스, 태양풍속도, 행성간공간의자기장활동, 지자기활동을실시간으로감시할수있게함과동시에예보모델을개발하여적용하고있는상황이다. 또한자국내의우주환경연구와관련된산, 학, 연연계를통해연구인프라를구축하고있다. 76 Meteorological Technology & Policy

79 우주기상의연구현황및발전방향 중국은중국기상청 (Chinese Meteorological Administration, CMA) 과중국과학학술원 (Chinese Academy of Science) 에서우주기상업무를경쟁적으로수행중에있다. CMA는다수의기상위성을운영하는국립기상위성센터 (National Meteorlogical Satellite Center) 가 2004년부터우주기상업무를담당하면서국립우주기상센터 (National Center for Space Weather) 라개칭하였다. 이센터에서는 FengYun (FY) 위성시리즈 (3개의극궤도위성과 3 개의정지궤도위성 ) 를운영하면서, 다양한우주기상탑재체로독자적인우주기상자료를확보하고있다. 여기에탑재된우주기상탑재체로는전자, 양성자, 중이온측정기로이루어진 Space Environment Monitors 와태양 X-선플럭스측정기가운영중에있다. 2012년에발사된 FY-3 위성에는전리권광도계 (Ionospheric photometer), 광시야오로라이미저 (Wide-angle Aurora Imager), GNSS Occultation Sounder 를탑재하여운영할예정이다. 또한 FY-4 에는 Geomagnetic field detector 와 Solar X-ray/EUV Imager 를계획중에있다. CAS는국제우주환경서비스 (International Space Environment Service, ISES) 의지역경보센터 (Regional Warning Center) 로 1993 년부터활동하고있다. 특히독자적인태양 Coronal Hole 분석툴을사용하여 Solar Proton Event 를예보함으로서중국의유인우주선선저우 ( 神舟 ) 의발사일정을조절하기도하였다 ( 개인교신, Siquing Liu, Center for Space Science and Applied Research, CAS). 또한태양쪽라그란지궤도 (L1 point) 에 KwaFu 위성을올 논단 려서미국의 ACE 위성자료에상응하는태양및태양풍측정기를개발할계획을가지고있다. 우주기상지상측정기의하나로우주선감시시스템 (cosmic ray monitoring station) 도운영하고있다. 앞으로도중국의우주개발정책과맞물려서, 다양한우주기상탑재체의개발과운영이기대되고있다. 2020년이오기전에태양, 태양풍, 자기권, 전리층전체를독자적으로직접측정할수있는 FY 위성과 KwaFu 위성군을개발운영할계획이발표되었다. 따라서한국과중국의기상청교류협정을통해서중국의이런우주기상탑재체의개발운영및자료공유를추진할필요가있다. 다만이기기들에서측정된우주기상자료는국제적으로널리사용되고있지않아서그정확도에관한연구가부족한실정임을감안해야한다. 세계기상기구 (World Meteorological Organization, WMO) 는 2008년 4월기상업무에서우주기상의잠재적역할을논의했다. 이회의에서는세계기상기구의활동과업무에대한우 기상기술정책

80 논 단 주기상과의연관성을크게둘로나누어논의되었다. 첫째, 기상관측위성의운영에우주기상변화에따른위험을평가하고, 장기간의위성운영전략수립에우주기상요소를필수적으로포함해야한다고권고했다. 우주기상의영향에따른위성운영의위험요소로서우주및태양으로부터오는고에너지입자방사선노출, 지자기폭풍에의한대기밀도의증가와궤도변화현상, 자기교란에의한궤도감지센서오작동, 통신교란등의다양한원인이제시되고있다. 둘째로기상예보업무의일환으로우주기상을포함하기위해 WMO는전지구관측시스템통합을계획하고있으며, 이에따라위성운영에직접적으로영향을주는우주기상예 경보업무를기상예보업무에포함할것을장기적으로권유하고있다. WMO는우주기상재난으로부터의보호를목적으로매년 ICTW (Interprogramme Coordination Team on Space Weather) 회의를개최하고있다 년 12월회의에서는국제항공기구 (ICAO) 의우주기상관련문건을검토하였다. ICAO 는국제적항로안전운행을위해기상정보제공의일환으로우주기상정보를 24시간제공하는것을계획하고있다. 이정보에는특히통신장애및항법시스템장애를초래할수있는우주기상정보에역점을둘예정이며구체적으로지자기폭풍, 태양복사폭풍, 전파통신두절을일으키는태양플레어에관한정보가포함된다. 이를위해 2011 년부터우주기상정보의표준화와우주기상서비스전달체계에대한논의를시작하였다. 이논의에서우주기상서비스제공자는항공산업이필요로하는정보를지상기상과유사한방식의유형이나자료를따르도록권장하였다. 또한각각다른위도에서일어나는우주기상현상은여러종류의기술에영향을다르게미칠수있으므로위도와시간을고려한데이터형식의정보를제공할것을논의했다. 이런논의들을거쳐 ICAO 는 2016 년까지국제민간항공조약부속서로서 국제항공항행을위한기상서비스 의관련항목을개정할예정이다. ICAO 는궁극적으로우주기상정보에따른항공항행의가이던스가포함된 국제항공항행에미치는우주기상영향매뉴얼 을확정시킬것이다. 국내에서는 WMO의권유를받아들여기상청이 2009년에우주기상업무기본계획을수립하였다 ( 김용하등 2009). 이기본계획에는국내우주환경관련관측자료와연구결과물을통합하고, 부족한관측자료와연구를활성화하는로드맵이제시되었다. 현재이계획에따라기상법이개정되어국가기상위성센터내에서우주기상예보업무를수행중에있다. 또한국 78 Meteorological Technology & Policy

81 우주기상의연구현황및발전방향 내에서부족한우주기상관측자료생성을위하여차기정지궤도기상위성에탑재할우주기상탑재체를개발하고있다. 한편국립전파연구원산하이천분소에서 1960 년대부터태양전파및전리권을감시하여전파예보를지속적으로발간해왔다. 점차우주기상의중요성이확대됨에따라 2011 년에우주전파센터를설립하여국제우주환경서비스 (ISES) 에지역경보센터 (RWS) 로활동을시작하면서우주기상예보를본격적으로수행하고있다. V. 전망및제언 올해후반기에 Virgin Galactic 이라는회사의우주관광사업용로켓이시험발사도중에폭발하였다는기사가있었다. 이사고로상용우주사업이다소지연될수있겠지만, 이미미국등우주선진국에서는국가주도에서민간으로기술이이전되면서, 우주관광과우주수송사업에막대한민간투자가이루어지고있다. 우주기상정보는이런상업용우주선의발사및운영에중요한판단요소로널리사용될것으로전망된다. 예를들어 2014 년 1월 8일에예정 되었던우주정거장에보급할미국로켓의발사가태양플레어발생때문에지연된사례에서 논단 보듯이, 우주관광용로켓의경우우주기상정보는발사일정과운영스케줄의결정에더욱더중요하게사용될것이다. 본격적인우주관광이전에고도 100 km 이하로비행하는준궤도비행 (suborbital flight) 이먼저이루질예정이다. 이런준궤도비행에대응하는우주기상정보는아직확보되고있지않다. 따라서고층대기구간의정보도우주기상의요소로포함되야할필요성이대두되고있다. 현재제트기운영고도 ( 약 30 km) 에서고도 100 km 까지의구간은중간권과열권하부로서밀도와온도의변화가극심한곳으로알려져있다. 이구간에서로켓의재진입시에마찰열이발생하고비행경로가궤도적성질과유체적성질이복합되어영향을받기때문에, 밀도, 온도, 바람등의정보는매우유용하게사용될것이다. 이는마치지상기상예보요소인기압, 기온, 바람이비행에영향을미치는것과같다. 현재는이고층대기에관한관측및연구가학문적영역에머물러있지만, 준궤도비행의상용화에따라우주기상의한요소로예 기상기술정책

82 논 단 보될시기가조만간올것으로전망된다. 최근 Cubesat 이라는초소형위성의개발이용이해짐에따라우주공간의활용이향후 10 년내에비약적으로증가할것으로예상된다. Cubesat은 10 cm 크기의위성으로개발비용이저렴해서대학이나상업용으로많이만들어져궤도에올려져운영되고있다. 이런저비용위성들은특히우주기상의영향에취약하기때문에우주기상정보의활용이더중요하게인식될것으로전망된다. 이외에도정밀 GPS 정보를활용하는분야 ( 발전및송전시스템, 은행증권전상망, 항공관제, 철도, 선박, 통신네트워크, 무선인터넷, 지리정보시스템, 정밀시추, 정밀자동화농업등 ) 가증가함에따라전리권예보가더많이활용될것이다. 최근의연구결과는전리권이태양의영향만받는것이아니라저층대기의영향도지대하게받는다는것이확인된바 (Forbes et al. 2011; Kelley, 2009), 저층대기와전리권을한꺼번에예보하는체계를각국에서개발하고있다 (Gibbs, 2014). 특히전리권뿐만아니라준궤도비행과관련되어있는중간권및열권하부의대기는저층대기의기후변화에도민감하게반응함이최근알려지기시작했다 (Stober et al., 2014). 따라서중간권열권하부, 전리권을총체적으로예보하는시대가조만간도래할것으로전망된다. 이와같이우주기상정보의활용이확대될것에대비해서국내에서도충분한우주기상예보업무를수행할수있도록준비해나가야한다. 현재제주도전파센터에서우주기상의전통적인예 경보체계에따라국제적협력을이어나가고있는것은고무적이다. 그러나위성운영에필요한정보, 극지역항공운항을위한적절한정보, 지상 GPS 정밀도향상을위한정보, 준궤도비행에대비한고층대기정보등은추가로관련기관에서개발해제공되어야할것이다. 특히고층대기 ( 중간권, 열권 ) 는전리권및저층대기와밀접한연관을가지기때문에지상기상예보의연장선상에서확대될필요가있다. 이필요성을인식하여개정된기상법에기상기후와관련된우주기상업무를기상청이수행하도록포함한것은시의적절했다고본다. 따라서기상청은개정된기상법에적시한데로우주기상업무중에서이러한요소들을개발하여정확하고효율적으로제공할수있도록노력하기를바란다. 80 Meteorological Technology & Policy

83 우주기상의연구현황및발전방향 참고문헌 김용하등, 2009: 우주기상업무기본계획수립을위한기획연구보고서. 충남대학교산학협력단. 안병호, 2009: 태양 - 지구계우주환경. 시그마프레스. 황정아등, 2014: 우주기상분석및활용기술개발보고서. 한국천문연구원. Forbes, J. M. et al, 2011: Journal of Geophysical Research. 116, A Gibbs, M. and C. Felton, 2014: UK Government Program to build resilience to severe space weather. presentation in SWPC Workshp 2014, Boulder. Kelley, M. C. 2009: The Earth's Ionosphere. 2nd ed., Academic Press. NASA Handbook, 1999: NASA_HDBK National Space Weather Program Strategic Plan, Office Fed. Coord. FOr Met. Service, NOAA, Silver Spring, MD, Reeves, J. 2014: Space Weather and Insurance. presentation in SWPC Workshop 2014, Boulder. Scherer, K., H. Fichtner, V. Heber, U. Mall, Space Weather, 2004: Lecture Notes in Physics. Springer. Stober, G. et al., 2014: Geophysical Research Letters. 41, Tobiska, K., 2014: 한국우주과학회보, 23(41). Wrenn, G. L. and R. J. K. Smith, 1996: Probability factors governing ESD effects in geosynchronous orbit. IEEE Transactions on Nuclear Science, 43(6). 논단 기상기술정책

해외기술동향 기상위성 기술 정책 정보 동향 국가기상위성센터 위성기획과 매일 뉴스에서 나오는 위성이

역사도 1992년 우리 별 1호부터 시작됨에 따라 약 20년 정도로 매우 짧으 며, 정지궤도에

2010년 천리안위성 천리안위성 모형 천리안위성 기상관측 영역 이 통신, 해양 및 기상 임무

84 해외기술동향 기상위성 기술 정책 정보 동향 국가기상위성센터 위성기획과 매일 뉴스에서 나오는 위성이 촬영한 기상영상은 이제 모든 사람들에게 일상적이고 익숙한 사진이다. 그러나 자연스러운 위성기상영상의 역사는 그리 길지는 않다. 기상위성을 떠나 우리 [그림 1] 나라의 경우 위성 개발 자 천리안위성 모형 및 관측영상 체의 역사도 1992년 우리 별 1호부터 시작됨에 따라 약 20년 정도로 매우 짧으 며, 정지궤도에 위성을 발 사한 것은 천리안위성이 처 음이다. 2010년 천리안위성 천리안위성 모형 천리안위성 기상관측 영역 이 통신, 해양 및 기상 임무 수행을 위해 발사됨에 따라 우리나라도 최초로 기상위 성을 보유하게 되었고 전 세계 7번째 기상위성 보유 국이 되었다. 천리안위성 첫 가시영상 82 Meteorological Technology & Policy 천리안위성 첫 적외영상

기상위성기술 정책정보동향 기상위성의역사 해외기술동향 인류최초의기상위성은 1960 년에미국이발사한저궤도위성인 TIROS-1 호위성으로앞서언 급한바와같이기상위성의역사는그리길지않은약 50 년정도가된다. TIROS-1 호위성이위 성에탑재된 TV 카메라를이용하여지구의구름분포와해면등의촬영에성공 [ 그림 2] 함으로 써우주로부터의기상관측이실현되었다.

85 기상위성기술 정책정보동향 기상위성의역사 해외기술동향 인류최초의기상위성은 1960 년에미국이발사한저궤도위성인 TIROS-1 호위성으로앞서언 급한바와같이기상위성의역사는그리길지않은약 50 년정도가된다. TIROS-1 호위성이위 성에탑재된 TV 카메라를이용하여지구의구름분포와해면등의촬영에성공 [ 그림 2] 함으로 써우주로부터의기상관측이실현되었다. 이는기상관측에있어서 위성의유효성을실증하는계기가되었다. [ 그림 2] TIROS 위성영상 ( ) 최초의정지궤도기상위성은 1966 년에는미국에의해응용기술위성 ATS-1 호로지구에서보아언제나같은방향에서지구의 1/4 의범위에대해서구름분포등을항시촬영하는데성공했다. 정지궤도기상위성은적도상공약 36,000 km에서 24시간에지구를한바퀴돌게되며그동안에지구도 1번회전하기때문에, 정지위성에서는언제나지구의같은면을볼수있다. 이로부터지구를둘러싸듯이정지궤도기상위성을배치하면, 극지방을제외한지구상의대부분영역의항시관측이가능하며극궤도기상위성을추가로배치하면위성에의한전지구적인기상관측이가능함을인식하게되었다. 기상위성의이러한역할은세계기상기구 (WMO) 에서담당하고있는전세계기상관측망설립, 기상정보의신속한교환시스템구축과유지, 기상관측표준화등에중대한역할을하게된다. WMO 는기상위성과고성능컴퓨터, 고속통신망기술을복합적으로활용하여전세계기상관측 및자료의분석, 기상정보제공을강화하기위한세계기상감시 (WWW 1) ) 계획을추진하게된다. 그리고전지구규모의데이터를취득하기위한최초의전지구관측실험 (FGGE 2) ) 계획을구상하 해외기술동향 게되는데이계획에있어서가장중요한관측시스템이정지궤도기상위성이며, 이계획에의해미국, 일본, 유럽이각각정지궤도기상위성을발사할계획을세우게되었다. 세계관측계획을추진하기위해서각기상위성발사참여국간의위성설계, 발사, 운용방법, 위성자료활용에대한호환성확보필요성이대두되었고이에따라기상위성을발사할계획을가진나라들간의국제 1 WWW : World Weather Watch 2 FGGE : First GARP Global Experiment 기상기술정책

86 해외기술동향 적인협의를목적으로한기상위성조정그룹 (CGMS, Coordination Group of Meteorological Satellite) 이 1972 년에창설되었다. CGMS 회원으로서미국의해양대기청 (NOAA), 항공우주국 (NASA), 대기연구센터 (NCAR) 가초기회원으로참여하였고, 일본은기상청 (JMA) 과우주개발사업단 (NASDA) 이참여하였으며유럽우주기구 (ESA) 가각각 CGMS에참여하였다. 그후미국이 GOES 위성의전신인 SMS 위성을 1974 년 5월 17 일에발사한것을필두로, 일본에서 GMS-1 호위성이 1977 년 7월 14 일에, 유럽에서 Meteosat-1 호위성이 11 월 23일에각각발사되었다. 한편소련이 1973 년에인도양상공에정지궤도기상위성 GOMS를발사할계획을표명함으로써 5개의정지궤도기상위성 ( 미국 2개, ESA 1개, 일본 1개, 소련 1개 ) 으로지구를둘러싸는계 < 표 1> 주요기상위성의발사역사 발사일 위성명 주요특징 국가 TIROS-1 최초의지구환경위성 미국 ESSA-1 최초의현업용기상위성 미국 ATS-1 최초의정지궤도기상위성으로동일지점의관측주기를단축시킴 미국 SMS-1 최초의현업용정지궤도기상위성 미국 GOES-1 첫번째 GOES 시리즈위성발사 미국 GMS-1 일본최초의정지궤도기상위성발사 일본 Meteosat-1 유럽최초의정지궤도기상위성으로대기의수증기량탐사기술소개 ESA Insat-1 인도최초의정지궤도다목적위성발사 인도 FY-1A 중국최초극궤도기상위성 FY-1A 발사 중국 GOES-8 영상과대기연직탐측을동시에수행하는최초의정지궤도기상위성발사 미국 GOMS-1 러시아최초의정지궤도기상위성발사러시아 FY-2A 중국최초정지궤도기상위성발사 중국 Meteosat-8 (MSG-1) Meteosat의 2세대정지궤도현업위성발사 유럽 FY-2C 중국현업용정지궤도기상위성발사 중국 MTSAT-1R 일본차세대정지궤도기상위성 (MTSAT-1R) 발사 일본 NOAA-18 극궤도기상위성 미국 MTSAT-2 일본차세대정지궤도기상위성 (MTSAT-2) 발사 일본 GOES-13 미국정지궤도기상위성 (GOES-N) 발사성공 미국 METOP 유럽최초의극궤도기상위성 (METOP-1) 발사 유럽 COMS 우리나라최초의기상위성인천리안위성발사 한국 획이확립되었다. 그러나 GOMS의발사는매우늦어져, 실제로발사된것은소련이러시아로바뀐뒤인 1994 년 11월이었다. 이때문에전지구관측실험 (FGGE) 이실시되었던 년에는예비위성으로있던미국의 GOES-1 호위성을인도양상공으로이동시켜, GOMS를대신하여인도양상공의기상위성관측임무를수행하였다 년에 GOMS 위성의설계수명이종료된후그에따른위성관측공백지역을보완하기위해 EUMETSAT 은경도 0도에서유럽을관측했던 Meteosat-5 호위성을동경 63도로이동하여인도양상공을관측하다가 2006년 12월부터동경 57도로이동한 Meteosat-7 호위성이인도양상공관측임무를수행하고있다. 84 Meteorological Technology & Policy

87 기상위성기술 정책정보동향 한편, 인도는 1981 년 4월에통신위성 INSAT 에영상관측기능을추가시켜발사하였으나, 관측된자료는인도국내에서만이용되고있다. 중국은 1988 년에극궤도기상위성 FY-1A 를, 1990 년에는극궤도기상위성 FY-1B 를발사하였다. 그리고 1997 년에는정지궤도기상위성 FY-2A 를발사하였으나이위성은지구를지향하는안테나에장애가발생하여제한적으로운영되었다. 일본은정지궤도기상위성 GMS-5 호후속위성으로 MTSAT를계획하였으나발사에실패하여, 미국정지궤도기상위성 GOES-9 호를동경 155 도로이동시켜지구감시업무를수행하였고, 드디어 2005년 2월 26일에 MTSAT-1R 발사에성공하여 6월 28일부터동경 140 도에서정규관측업무를수행해오고있다. 또한 2006년 2월 18일에 MTSAT-2 호발사에성공하였다. 그리고 2010 년 6월 27일우리나라는국내최초로정지궤도복합위성인천리안위성을성공적으로발사하여현재까지운영중에있으며, 2011 년 4월부터현업으로전환하여국내외사용자들에게자료를배포하고있다. 차세대우주기반기상관측 해외기술동향 앞서언급한바와같이 1966 년최초로정지궤도기상위성발사된이래세계각국은관측 계획을추진하는데있어각기상위성보유국간의위성설계, 발사, 운용방법, 위성자료활 용에대한기술적조정을위해기상 위성조정그룹 (CGMS, Coordination < 표 2> 정지궤도기상위성의종류와보유채널 Group of Meteorological Satellite) 을통해지속적으로협의해오고있다. 그간 2세대로불린정지궤도기상위성의종류와보유채널은 < 표 2> 와같다. 12채널을보유하고있는 Meteosat- 9(MSG-2) 를제외하고는모두유사한사양의기상영상기로 24시간전지구를감시하고있다 [ 그림 3]. 위성 국가 경도상위치 보유채널 ( 파장대 : μm ) MTSAT-2 일본 145 E 가시 ( ), 단파적외 ( ), 적외 2( , ), 수증기 ( ) GOES-W,E 미국 135 W, 75 W Meteosat-7 유럽 57.5 E Meteosat-9 (MSG-2) 유럽 0 INSAT-3A 인도 93 E FY-2C, 2D 중국 105 E, 86.5 E COMS 한국 128 E 가시 ( ), 단파적외 ( ), 적외 2( , ), 수증기 ( ) 가시 ( ), 적외 ( ) 수증기 ( ) 가시 (0.635, 0.81), 단파적외 (1.64, 3.90) 적외 (8.70, 9.66, 10.80, 12.00, 13.40) 수증기 (6.25, 7.35), 고해상도가시 ( ) 가시 ( ), 적외 ( ) 수증기 ( ) 가시 ( ), 단파적외 ( ), 적외 ( , ), 수증기 ( ) 가시 ( ), 단파적외 ( ), 적외 2( , ), 수증기 ( ) 해외기술동향 기상기술정책

해외기술동향 [ 그림 3] 세계기상위성관측망 (WMO) 이와같은관측체계는기상 관측의급진적발전을이끌었 고 WMO 는다가오는다음세 대의 전지구관측체계 (GOS) 발전방안인전지구관측체계 2025 를제안했다. 전지구관측체계는향상된기상, 수문및기후서비스와전지구통합관측체계를통해지속가능하고안정적인서비스체계를구축하는데목적을두고있다.

88 해외기술동향 [ 그림 3] 세계기상위성관측망 (WMO) 이와같은관측체계는기상 관측의급진적발전을이끌었 고 WMO 는다가오는다음세 대의 전지구관측체계 (GOS) 발전방안인전지구관측체계 2025 를제안했다. 전지구관측체계는향상된기상, 수문및기후서비스와전지구통합관측체계를통해지속가능하고안정적인서비스체계를구축하는데목적을두고있다. 전지구관측체계 2025 가발 [ 그림 4] 기본관측체계성능개선을통한비전 2025 달성방안개략도 표됨에따라기상위성조정그 룹은 2010 년 38 차회의를통 해기상위성보유국들이비전 2025 에부응할수있는방안마련을위한토의를진행하였으며, 이를통해기상위성조정그룹에서제안하는기본관측체계를향상시키기로하였고 [ 그림 4] 차기 39차회의시회원국간동의를통해최종확정하였다. 확정된기본관측체계의관측성능이만족되도록각위성보유국은최선을다하는것에동의하 였으며정지궤도기상위성의기본관측체계조건은다음과같다. 정지궤도기상위성은최소 6 개 의위성으로전지구에걸쳐균일하게분포하여야하며다음의임무를수행한다 : 86 Meteorological Technology & Policy

89 기상위성기술 정책정보동향 1) 최소 16 채널및 2 km의공간해상도와최소 15 분간격의전지구관측주기의가시및적외영상기 2) 적외사운더장착 3) 낙뢰관측 4) 자료수집 5) 우주환경감시 또한, 다음의선택적임무를수행한다. 6) 지구복사방출감시 7) 고도의스펙트럼해상도를보유한 UV 사운딩 8) 태양활동감시 이와같은기상위성조정그룹의기본관측체계고도화에대해부응하기위한각국의노력이 있었고그결과로정지궤도기상위성은 2 세대에서 3 세대로발전하게되었으며, 기상위성조정 그룹은 3 세대기상관측기탑재가예정되어있는각국의기상위성개발추진계획에따른전지 구관측망을작성하였다. 이 전지구관측망계획에는천 [ 그림 5] 발사예정인기상관측위성에따른전지구관측체계 리안위성후속기상위성인 GEO-KOMPSAT(-2A) 도 반영되어있다 [ 그림 5]. 이와 같은 WMO 와기상위성조 정그룹의권고사항에따라 우리나라도 2017 년발사예 해외기술동향 정인천리안후속기상위성에 3세대기상영상기와우주기상관측센서를탑재할예정이다. 기상기술정책

해외기술동향 해외기술동향 천리안위성후속기상위성기상탑재체설계특성 WMO 권고사항에따라천리안위성에탑재된기상영상기에비해그성능이대폭향상된후 속기상위성의기상탑재체는센서부 (Sensor unit), 전자부 (Electronics Unit) 그리고저온냉각 [ 그림 6]

이는미국 GOES-R 시리즈와일본의히마와리-8(2014 년 10월발사 ) 에탑재된기상영상기와동일한탑재체이다.

90 해외기술동향 해외기술동향 천리안위성후속기상위성기상탑재체설계특성 WMO 권고사항에따라천리안위성에탑재된기상영상기에비해그성능이대폭향상된후 속기상위성의기상탑재체는센서부 (Sensor unit), 전자부 (Electronics Unit) 그리고저온냉각 [ 그림 6] GOES-R 위성기상영상기의센서부, 전자부및저온냉각제어부 제어부 (Cryocooler Control Electronics) 로구성되어있으 며, 모두이중화되어있다. 이는미국 GOES-R 시리즈와일본의히마와리-8(2014 년 10월발사 ) 에탑재된기상영상기와동일한탑재체이다. [ 그림 6] 은우리나라및일본의차세대기상탑재체와도동일한 [ 그림 7] 후속기상위성기상탑재체스캔시스템 미국 GOES-R 위성의기상영 상기의원형모델 (prototype model) 이다. 천리안위성의기상영상기가하나의스캔미러로동 / 서및남 / 북방향 2개의회전축을이용하여움직이며해당영역을스캔한반면후속기상위성기상영상기는 [ 그림 7] 에서볼수있듯이 1개의회전축을가진두개의스캔미러가각각동 / 서와남 / 북방향의움직임을담당하여스캔함에따라천리안위성기상영상기에서 88 Meteorological Technology & Policy

기상위성기술 정책정보동향 발생했던초점면회전 (Focal Plane Rotation) 현상발생을제거하였다. 초점면회전현상이란천리안위성기상탑재체와같이한개의스캔미러로관측을하는경우남 / 북방향의회전각에따라동 / 서스캔시초점면의시야각 (Field of View) 이회전을해아래 [ 그림 8] 에서와같이남북방향시야각변화로발생하는현상이다.

91 기상위성기술 정책정보동향 발생했던초점면회전 (Focal Plane Rotation) 현상발생을제거하였다. 초점면회전현상이란천리안위성기상탑재체와같이한개의스캔미러로관측을하는경우남 / 북방향의회전각에따라동 / 서스캔시초점면의시야각 (Field of View) 이회전을해아래 [ 그림 8] 에서와같이남북방향시야각변화로발생하는현상이다. 이는남북방향의회전각에따 라남북방향스캔폭이줄어 들고또한직하점이아닌경우 [ 그림 8] 초점면회전에따른남북방향시야각변화 관측영상기울어짐을유발하 여지상에서추가보정이필요 하다. 후속기상위성에서는두 개의스캔미러를사용함으로 써이와같은초점면회전현 상을제거하였고남북방향스 캔폭을최대화하여관측소요 시간을대폭줄였으며또한스 캔미러회전시발생하는진동 을최소화하여관측정확도를 향상시켰다. 차세대기상관측위성의관 측소요시간은각국의위성 [ 그림 9] 후속기상위성예비관측영역 차세대기상위성관측소요시간 해외기술동향 해외기술동향 체의자세제어성능에따라 다소차이는있으나우리나라 의차세대기상위성을기준으 로보면, 전구의경우천리안 위성의경우약 27 분이소요되었던반면후속기상위성의경우약 7 분이내관측이가능하며확 기상기술정책

(2000 km 2000 km) [ 그림 10] 천리안위성후속기상위성관측혼합모드 ( 전구 + 한반도 ) [ 그림 11]

92 해외기술동향 < 표 3> 천리안위성과후속기상위성관측소요시간비교 관측영역전구확장북반구동아시아한반도 천리안위성관측소요시간 27 분 12 분 5 분 후속기상위성관측소요시간 7 분 4 분 1 분 30 초 1 분 (1000 km 1000 km) 1 분 (2000 km 2000 km) [ 그림 10] 천리안위성후속기상위성관측혼합모드 ( 전구 + 한반도 ) [ 그림 11] 일본차세대기상위성관측혼합모드 ( 전구 + 일본영역 + 태풍관측 ) 90 Meteorological Technology & Policy

93 기상위성기술 정책정보동향 장북반구의경우천리안위성이 12분, 후속기상위성의경우약 4분이내관측이가능하다. 한반도영역관측의경우천리안위성이 1000 km 1000 km 관측에 1분이, 후속기상위성의경우 2000 km 2000 km 관측에 1분이소요된다. 또한, 후속기상위성의경우동시에여러관측영역의관측수행이가능하여예를들면전구와한반도영역을동시에관측할경우 9분이내에전구 1회와 8회의한반도영역관측수행이가능하다. 차세대기상위성관측성능 해외기술동향 후속기상위성은 16채널과 2 km 공간해상도의 3세대기상관측영상기를탑재하고있어 < 표 4> 천리안위성의경우일일자료양이약 70 GB였다면, 후속기상위성의경우약 1.9 TB로약 108배이상자료량이증가한다. 또한유사한기상영상기를탑재한미국과일본의차세대기상위성인 GOES-R 와 Himawari-8/-9 호가각각 2015 년, 2014 년그리고 2016 년에발사될예정 < 표 4> 천리안위성과차세대기상위성성능비교 구분천리안기상위성차세대기상위성비고 채널수 5 개 ( 가시채널 1, 적외채널 4) 16 개 ( 가시채널 4, 적외채널 12) 공간해상도 4 km ( 적외채널 ) 2 km ( 적외채널 ) 4배 관측주기 30분 ( 전구 ) 10분이내 ( 전구 ) 3배 요소산출물 기상 16종 기상 52종, 우주기상 8종 3배 처리시간 15분 3분 5배 설계수명 7년 10년 - 탑재위성 미국일본 GOES-8 ~GOES-10 MTSAT-2 GOES-R(ABI) Himawari- 8/9(AHI) 2015 년발사 2014/2016 년발사 기타 - 우주기상탑재체포함신규 3 배 - - 이다. 아래 < 표 5> 는천리안위성후속기상위성 (AMI 3) ) 과미국 GOES-R 위성 (ABI 4) ) 그리고일본의 Himawari 위성 (AHI 5) ) 에탑재될기상영상기의관측채널을나타낸다. < 표 5> AMI, ABI, AHI 관측채널비교 해외기술동향 미국의차세대기상위성의관측채널과비교할때우리나라 후속기상위성에서는채널 2.3 μm 대신 0.5 μm 를추가하 여 RGB 영상획득이가능하도록하였다. RGB 영상을이용 3 AMI : Advanced Meteorological Imager ( 우리나라후속기상위성기상탑재체 ) 4 ABI : Advanced Baseline Imager ( 미국차세대기상위성, GOES-R 기상탑재체 ) 5 AHI : Advanced Himawari Imager ( 일본차세대기상위성, Himawari-8/-9 기상탑재체 ) 기상기술정책

94 해외기술동향 하면실제색상과같은영상을확보할수있으므로, 낮동안의안개나황사, 산불등을육안으로 쉽게구별가능하여예보나기상및재난사항파악에도움이된다. 일본의경우 RGB 영상획득 을위해채널 1.3 μm 대신 0.5 μm 을추가하였다. 해외기술동향 결론 우주기술은정보통신, 전자, 전기, 자동차, 전력등많은기반기술의급진적발달의최종결과물로큰발달을이루었다. 이에따라우주의최첨단기술은이제전세계적으로사회, 기술, 환경및경제문제를해결하는핵심인프라로서의역할을수행하고있다. 우주기술의발달과더불어또한지상에서의자료처리및활용기술의개발도수반되어급진적발전을이루고있다. 따라서이제우주기술은꿈이아니라현실이다. 세계위성선진국에서와같이우리나라도위성관측자료가의사결정의중요한도구로활용될수있도록자료처리, 활용및서비스분야에대한기술개발에박차를가하여야하며우주기술의사회, 경제적영향력과가치규모를측정하여적절히투자가되도록발전계획이수립되어야한다. 우주기술은이제더이상위성체, 탑재체등의전략적도구로서의개발이아니라전지구적환경, 사회및경제문제해결을위한중요한인프라로서인식되어야한다. 92 Meteorological Technology & Policy

95 해외기술동향 위성기반작전기상소개 안숙희국립기상연구소정책연구과연구원 김백조국립기상연구소정책연구과장 배경 해외기술동향 신묘한계책은하늘의움직임을꿰뚫고있고기묘한계산은땅의이치를통달하고있도다전쟁에이겨그공이이미높은데만족할줄알고그만돌아갔으면좋겠도다 날씨가역사를만든다, 얀클라게 (2004) 중에서 이시는수나라가 30만대군으로고구려를침공해왔을때을지문덕이적장인우중문에게보낸 < 여수장우중문시 ( 與隨將于仲文詩 )> 로 하늘의이치에따라생기는날씨와고구려땅의지리를내가당신보다잘아니괜히시간낭비하지말고돌아가라 는일종의은근한협박이다. 을지문덕의거짓항복에수나라군대는퇴각하였다. 살수에도착하여강을반쯤건너갔을때고구려군대가뒤에서후군을공격하여결국수나라의참패로끝난이사건이살수대첩이다. 6월부터시작되어 7월까지지속된전쟁으로수나라는한여름의더위와잦은비로지친원정군을이 기상기술정책

96 해외기술동향 끌고고전하였지만, 결국고구려땅의지리와날씨를잘아는을지문덕장군에게패한것이다. 이처럼기상은강수, 바람등의영향을많이받던역사속의전쟁에서는물론최첨단무기를가지고있는현재에도군의작전에큰영향을미치고있다. 미공군기상전대 (Air Force Weather Agency, AFWA) 는정확한환경정보와서비스를전세계로전송하여미공군과육군의정보수집, 감시, 정찰활동을지원하고있다. 이러한분야들을지원하기위해미국은군사기상위성을발사하고있으며, 지난 2014 년 4월 3일에도군사기상위성인 DMSP (Defense Meteorological Satellite Program)-19 를캘리포니아반덴버그 (Vandenberg) 공군기지에서성공적으로발사하였다. DMSP-19 는록히드마틴 (Lockheed Martin)( 社 ) 에서제작한 Block 5D-3 버전의 4번째위성으로 2009년발사된 DMSP-18 위성이후 5년만이며, 구름및화산탐지를위한영상기와온습도연직분포관측을위한탐측기, 우주기상관측을위한집합체 ( 극자외선분광계, 이온플라즈마탐지기, 자력계 ) 등이포함되어있다. 미국공군과록히드마틴사는 1960 년대 DMSP 위성시리즈첫발사이후로 50년이상협력관계를지속해오고있으며, 그동안록히드마틴 ( 社 ) 은 40여대이상의위성을생산 발사하였다. [ 그림 1] 미국의군사기상위성 DMSP-19 발사 위성은적국의정보를은밀 하게획득할수있는특성덕 분에초기부터군사적인목적으로많이이용되어왔다. 따라서우주에체공중인전체위성의약 90% 정도가군사전용위성이거나필요시군사임무를수행할수있는위성으로볼수있다. 군사용위성은정찰및감시, 미사일발사탐지, 조기경보, 전략및전술표적제공, 위성요격등의군사적임무와통신, 항법, 기상, 실험및자원탐사등의작 94 Meteorological Technology & Policy

97 위성기반작전기상소개 전지원에이용된다. 그러나냉전이종식된이후에는군사적인목적외에도일기예보, 홍수예방및지진피해예측등과같이자연재해예방및환경감시, 농작물재배현황파악, 지도제작등민간분야에서의활용이늘어나면서상업적인목적으로사용되는비중도점차증가되고있는추세이다. 미국의군사기상위성현황및활용 해외기술동향 미국은군사기상위성프로그램 (Defense Meteorological Satellite Program, DMSP) 을통해미국과전세계미국연합국들을위한지상 / 우주기상데이터를수집함에있어핵심적인역할을수행할뿐만아니라전세계를자연재해로부터안전하게보호하고파괴력이엄청난우주현상들로부터위성들을보호하는역할을수행해왔다. 전세계가위성의존재와그활동에크게의지하고있음에도불구하고우주가우리의일상생활에어떠한영향을미치는지, 또는전세계를안전하게보호하고미국경제가기능을발휘할수있도록하는국방기상위성프로그램의중요성을아는사람의수는극히드물다 년대 Program 35라는이름하에시작된 DMSP는중요한기상데이터를미국과연합국들에전달하여보다효과적인군사활동을지원하도록설계되었고, 설립된지 10년이지난 1973 년 3월에극비로취급되었던이위성시스템의미션이밝혀졌다. 그후 1998 년 6월 1일, 위성을운영하는비용감축을위해이위성들의통제및유지권한은 NOAA로이전되었고, 현재이조직은캘리포니아엘세군도소재미공군의우주미사일시스템센터 (Space and Missile Systems Center, SMC) 에서미래의 DMSP 위성들을매입, 개발, 발사하는책임을맡고있다. 50 년에가까운세월동안임무를수행해온 DMSP 와미군 Defense Meteorological Systems Group (DMSG) 은지상, 해양, 공중군사작전을계획하고보호하는역할로서의그가치를인정 해외기술동향 받고있다. DMSP는냉전기간도중특히중요한도구로사용되었고, 1972 년 12월부터는민간과학커뮤니티도 DMSP 자료를사용할수있게되었다. 현재 DMSP는지상실제기준고도 (nominal altitude) 450 마일에서태양동기극궤도를돌면서이미지를제공하고있으며동시에미국방부를위해기상, 해양, 태양등에관한물리과정을관측하고있다. DMSP에탑재된주요센서는 Linescan 시스템으로전세계예보에서사용되는 기상기술정책

해외기술동향 가시 / 적외선영상을통해구름을관측한다. 각센서는 1,564 마일넓이의지역을스캔하고전체지구표면을약 12시간만에관측할수있다.

DMSP의가시화된영상들은진행중인스톰과낙뢰를감지할수있고, 항공기뿐만아니라허리케인과토네이도도추적할수있다.

DMSP 마이크로파산출물들은홍수예보를내리거나홍수피해를평가하고, 해면풍속을감시해서허리케인 / 토네이도추적에도움을주며, 빙하의연대를측정하거나지구온난화의영향을측정할수있다.

98 해외기술동향 가시 / 적외선영상을통해구름을관측한다. 각센서는 1,564 마일넓이의지역을스캔하고전체지구표면을약 12시간만에관측할수있다. 또한 Special Sensor Microwave Imager Sounder (SSMIS) 를통해전세계전술작전을위한기상정보를제공하며강력한폭풍우를예보하고그종류를식별하는데특히유용하다. 그리고그외에도다른센서들을통해분석과예보를위한우주기상자료를다양하게수집한다. DMSP의가시화된영상들은진행중인스톰과낙뢰를감지할수있고, 항공기뿐만아니라허리케인과토네이도도추적할수있다. 또한산불과산불패턴을관찰해서긴급탈출을지원하거나자연재해로인한피해정도를측정하고, 화산활동과화산재확산을측정할수있으며, 야간조명을통해에너지사용을측정하거나빙하성장이나지구온난화로인한빙하감소를보여주는영상을제공할수있다. DMSP 마이크로파산출물들은홍수예보를내리거나홍수피해를평가하고, 해면풍속을감시해서허리케인 / 토네이도추적에도움을주며, 빙하의연대를측정하거나지구온난화의영향을측정할수있다. 동시에 DMSP는태양표면폭발과같은우주기상현상들을감지하고, GPS를통해방향을설정하며, 안전 / 교통분야에도움이되는기상경보 (warnings) 를제공하거나국가방어를위한미사일발사경보 (warning) 를알려주는역할을한다. 태양표면폭발은핸드폰통신을제공하는글로벌위성네트워크에손상을주거나파괴할수있는데, DMSP는인류를자연재해로부터직 간접적으로보호하고있으며그와동시에지구온난화나군사침략행위를막기 [ 그림 2] DMSP 의미국중서부의위험기상스톰위성영상 (a) 과온도자료를 rain rate 로전환한 1993 년의 Blizzard 영상 (b), Montana 와 Idaho 의산불영상 (c) a) b) c) 96 Meteorological Technology & Policy

위성기반작전기상소개 위한주요한임무를수행하고있다고할수있다. DMSP 위성들에서얻은데이터는뇌우, 허리케인, 태풍과같은심각한기상현상을인식하고추적하며강도를측정하는데도움을주며, 3D 구름분석을형성하는데에도사용된다. 3D 구름분석은군사적요구사항들을만족시키기위한수치예보모델의기반을이루는개념이다.

99 위성기반작전기상소개 위한주요한임무를수행하고있다고할수있다. DMSP 위성들에서얻은데이터는뇌우, 허리케인, 태풍과같은심각한기상현상을인식하고추적하며강도를측정하는데도움을주며, 3D 구름분석을형성하는데에도사용된다. 3D 구름분석은군사적요구사항들을만족시키기위한수치예보모델의기반을이루는개념이다. 그리고우주환경자료는고주파수통신, 초지평 (over-the-horizon) 레이더, 위성 Drag/Re-entry 에도도움을제공한다. 이프로그램을통해빠른시간내얻을수있는정보들은다양한전략 / 전술적작전들의시작, 진행, 목표물탐색등을지원하여군사지휘관들의의사결정에도움을준다. DMSP 위성들은실시간으로공군, 육군, 해군, 해병대전술기지와전세계해군함대들에게기상학자료를제공하며, 이자료는 Alaska의 Fairbanks와 New Hampshire 의 New Boston, Greenland 의 Thule Air Base, Hawaii의 Kaena Point 등 4개의지상기지에전송이가능 하도록저장된다. 저장된자 료는이지상기지들로부터 [ 그림 3] 위성에서지표로전송되는자료흐름 Nebraska에소재한 Offutt Air Force Base의 Air Force Weather Agency로전송되고그다음 California Monterey 에소재한미해군의 Fleet Numerical Meteorological and Oceanographic Center 로전달되어전세계수많은기상 / 우주환경산출물들을생산하는데사용된다. 해외기술동향 한국의위성현황및군사위성개발계획 해외기술동향 여전히위성은우주작전에서필수적인무기체계이며, 위성의고유한특성상국가의안보적 인측면에서중요한자산으로인식되고있다. 따라서민간용인과학위성과비군사용의실용 기상기술정책

100 해외기술동향 < 표 1> 시장기반조치유형별장단점비교 위성명발사일궤도임무운용기관비고 우리별 1호 (KITSAT-1) 우리별 2호 (KITSAT-2) 무궁화 1호 (KOREASAT-1) 무궁화 2호 (KOREASAT-2) 우리별 3 호 (KITSAT-3) 무궁화 3호 (KOREASAT-3) 아리랑 1호 (KOMPSAT-1) 과학기술위성 1호 (STSAT-1) 한별 (MBSat) 아리랑 2호 (KOMPSAT-2) 무궁화 5호 (KOREASAT-5) 천리안 (COMS-1) 올레 1호 (KOREASAT-6) 아리랑 3호 (KOMPSAT-3) 나로과학위성 (STSAT-2C) 아리랑 5호 (KOMPSAT-5) 과학기술위성 3호 (STSAT-3) 출처 : 위키백과 저궤도 저궤도 위성제작기술습득소형위성기술습득 SaTReC SaTReC 임무종료 임무종료 정지궤도통신, 방송 KT 임무종료 정지궤도통신, 방송 KT 임무종료 저궤도 우주센터지상및과학관측 SaTReC 정지궤도통신, 방송 KT 태양동기궤도태양동기 궤도 지상, 해양과학관측 정지궤도모바일방송 태양동기궤도 정지궤도통신, 방송 정지궤도 KARI 임무종료 운용중 (ABS-7) 임무종료 우주환경측정 SaTReC 임무종료 SK 텔링크 MBCO 한국 SK 텔링크일본 MBCO 공동운용 지상관측 KARI 운용중 통신, 해양기상 KT, 국방과학연구소 KARI 운용중 운용중 정지궤도통신, 방송 KT 운용중 태양동기궤도 태양동기궤도 태양동기 궤도 태양동기궤도 지상관측 KARI 운용중 저궤도인공위성궤도진입기술습득 SaTReC 임무종료 지상관측 KARI 운용중 우주 / 지구과학관측 KARI 운용중 위성이라하더라도필요시에는언제든지군사용으로사용이가능하다 ( 홍현의, 2011). 위성에서관측한기상정보는전투기비행경로를결정하는것에서부터군병력의기지이전에이르기까지군사적으로도매우중요하게이용되지만, 현재우리나라는군사목적의위성을보유하고있지는않다. 우리나라가보유하고있는위성은다목적실용위성과정지궤도위성, 과학기술위성등국가적차원에서개발한상용위성들이다. 이에 2014 년 6월에개최된제80회방위사업추진위원회에서는한반도및주변지역에대한전천후영상정보수집이가능한위성을획득하기위한 425 사업 이발표되었다. 군사위성획득사업인 425 사업 은국방과학연구소 (ADD) 의주관으로 2015 년부터시작되어 2020년에개발이완료될예정이다. 군은 3년동안 5기의군사위성을발사할계획으로개발과제작에 1조원의예산을투입하고, 2020~2023년실전배치될 5기의위성은한반도와주변지 역을감시하게된다. 우리나라가처음 보유하게될군사위성은특정지점을평균 2 시간단위로정찰할수있으며, 날씨와관계없이자 동차와사람을식별할수있는수준의영상정보수집이가능하여향후체계개발이완료되면독 98 Meteorological Technology & Policy

101 위성기반작전기상소개 자적인정찰및감시능력외에효율적인위성정보활용및재해 재난예방과대응에도크게기 여할것으로기대된다. 해외기술동향 기상청의작전기상지원현황및향후방안 군작전과관련하여위성을통해얻을수있는기상정보는주변의정밀한지형지세, 작전환경을고려한모일모시의작전지역고산의결빙확률, 적의화학탄투여시에예상되는오염지역분포와같은군사용으로재생산되거나가공된기상정보여야한다 ( 이용희외, 2003). 기상청에서는불특정다수인국민을대상으로일상적인기상정보를제공하고있기때문에현재군사용기상정보는공군기상전대와같은군자체의기상정보생산기관에서담당하고있다. 그러나 1981 년부터기상청과공군은정보교환과기술교류, 국가행사와군작전을위한기상지원및매년 1~2 회의업무협력회의를개최해왔으며, 2012 년 9월 7일에는이전의협약을재정비하여좀더효율적인협력의토대를마련하기위해 국가기상업무발전과양기관의협력활성화를위한합의서 (MOU) 를체결하는등공군이군사용기상정보를생산할수있도록지속적으로업무를지원해 오고있다. 또한국립기상연구 소는공군기상단과의협력을 [ 그림 4] 공군기상단에구축된산불확산예측시스템의산불모의결과표출 통해군사기상지원시스템을 구축하고, 공동연구추진을 통해연구성과를제고할수 있는기틀을마련하고있다. 국립기상연구소예보연구과 에서개발한산불확산예측시 해외기술동향 스템을공군기상단으로기술이전하여공군기상단에서생산하는예측결과와시스템환경에맞도록최적화작업을수행하였고, 강수실황예측시스 기상기술정책

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2 Journal of Disaster Prevention

VOL.13 No.4 2011 08 JOURNAL OF DISASTER PREVENTION CONTENTS XXXXXX XXXXXX 2 Journal of Disaster Prevention 3 XXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXX 4 Journal of Disaster Prevention 5 6 Journal of Disaster Prevention