기상기술정책 Vol.7, No.2(통권 제20호) 2014년 12월 31일 발행 등록번호 : ISSN 원고모집 기상기술정책 지는 범정부적인 기상 기후 분야의 정책 수요에 적극적으로 부응하고, 창의적인 기상기술 혁신

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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(통권 제20호) 2014년 12월 31일 발행 등록번호 : ISSN 원고모집 기상기술정책 지는 범정부적인 기상 기후 분야의 정책 수요에 적극적으로 부응하고, 창의적인 기상기술 혁신을 위한 전문적인 연구 조사를 통해 기상 기후업무 관련 분야 의 발전에 기여할 목적으로 발간 기획되었 습니다. 본 기상기술정책 지는 기상 기후 분야의 주요 정책적 이슈나 현안에 대하여 집중적 으로 논의하고, 이와 관련된 해외 정책동향 과 연구 자료를 신속하고 체계적으로 수집 하여 제공함으로써 기상 정책입안과 연구 개발 전략 수립에 기여하고자 정기적으로 발행되고 있습니다. 본지에 실린 내용은 집필자 자신의 개인 의 견이며, 기상청의 공식의견이 아님을 밝힙 니다. 본지에 게재된 내용은 출처와 저자를 밝히는 한 부분적으로 발췌 또는 인용될 수 있습니다. 기상기술정책 에서는 기상과 기후분야의 정책이나 기술 혁신과 관련된 원고를 모집하고 있습니다. 뜻있는 분들의 많은 참여를 부탁드립니다. 편집위원회의 심사를 통하여 채택된 원고에 대해서는 소정의 원고료를 지급하고 있습니다. 원고매수: A4 용지 10매 내외 원고마감: 수시접수 보내실 곳 및 문의사항은 발행처를 참고 바랍니다. 더 자세한 투고방법은 맨 뒷편의 투고요령을 참고바랍니다. 기상기술정책 편집위원회 발 행 인 : 고윤화 편 집 기 획 : 국립기상연구소 정책연구과 편집위원장 : 남재철 편 집 위 원 : 김백조, 김금란, 장동언, 전영신, 배덕효, 이우성, 박중훈, 반기성 편 집 간 사 : 김정윤, 이경미, 김인겸 발행처 주소 : ( ) 제주특별자치도 서귀포시 서호북로 33 국립기상연구소 전화 : 팩스 : yjk@kma.go.kr 인쇄 : 미래미디어

3 제7권 제2호(통권 제20호) 2014년 12월 31일 발행 기상기술정책 C o n t e n t s 특집 : 위성 기술과 활용 칼럼 03 _ 위성을 활용한 전 지구적 관측 방안 / 고윤화 정책초점 06 _ 기상위성 운영기술의 선진화 방안 / 김방엽 16 _ 관측위성기술의 현황 및 전망 / 김병진 25 _ 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 / 안명환 44 _ 위성을 이용한 국가재난감시 체계 구축 / 윤보열, 염종민, 한경수 57 _ 위성영상서비스 시장 빅뱅과 새로운 관점 / 조황희 논단 68 _ 우주기상의 연구 현황 및 발전 방향 / 김용하 해외기술동향 82 _ 기상위성 기술 정책 정보 동향 / 국가기상위성센터 위성기획과 93 _ 위성기반 작전기상 소개 / 안숙희, 김백조

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5 위성을 활용한 전 지구적 관측 방안 칼 럼 고윤화 기상청장 위성영상을 보시겠습니다. 9시 뉴스의 말미에 등장하는 기상캐스터가 꼭 하는 멘 트이다. 이처럼 위성영상은 시청자들이 직관적으로 날씨를 이해할 수 있는 주요 수단 이 되었다. 하지만 기상위성의 역사가 약 50년 정도로 짧은 것을 아는 사람은 많지 않 다. 기상위성 관측은 초기에 넓은 지역의 구름분포와 변화를 관측하여 일기예보를 단 순히 지원하는 수준이었으나, 기술발전에 따라 대기 중 수증기, 해수면온도, 식생 변 화는 물론 지구온난화의 증거자료를 측정하는 수준에 이르기까지 다양한 실제 기상 업무에 이용되고 있다. 기상선진국에서는 위성을 이용한 지구관측이 자연재해에 대 한 조기대응의 핵심요소가 된지 이미 오래이며, 남 북극의 오존홀/빙하의 장기변화와 같은 대규모 환경변화 현상을 관할하는데도 인공위성 없이는 불가능하다. 우리나라는 2010년 6월 전 세계에서 7번째로 정지궤도위성인 천리안위성을 발사함 으로써 기상위성운영국 반열에 올라 세계기상업무를 지원하고 있다. 과거에는 태풍 이나 집중호우, 황사 등이 한반도 주변에서 발생하여 신속한 예보가 필요한 상황에서 도 30분에 1번씩 일본으로부터 제공받는 위성자료를 기다려야 했다. 하지만 천리안위 성은 한 시간에 8번 한반도 주변 관측이 가능하여 우리가 원하는 시간에 원하는 지역 을 관측할 수 있게 되었다. 또한 위성자료의 응용분야 확대를 통해 기후변화 감시 및 기상기술정책

6 C.o.l.u.m.n 에너지 활용, 수문, 해양 등 다양한 국가 사회적 이슈에 대응하는 것은 물론 자료 축적을 통해 관련학 문 발전에도 이바지할 수 있게 되었다. 위성 기술의 발전에 따라서 그 역할과 범위가 확대되고 있으며 사회경제 효과에 대한 기여가 재조명 되고 있다. 기상위성 자료 및 산출물은 재난 상황에서 인명 및 재산을 보호하는 데 널리 활용되기도 한 다. 다수의 정지궤도위성을 보유한 중국의 경우 태풍 등 재난 발생 시 위성을 특별관측모드로 전환하 여 1시간 이내에 해당 지역의 위성영상을 6분 간격으로 제공하고 있다. 이는 태풍 중심위치 및 강수예 보의 정확도를 향상시켜 재난으로부터 국민의 생명과 재산을 보호하는 데 기여하고 있다. 현재 전 세 계적으로 개발이 진행 중이거나 발사 예정인 차세대 정지궤도위성은 10분 이내 영상관측이 가능하도 록 제작하고 있기 때문에 향후에는 재난대응이 정상관측모드에서도 가능할 것이다. 2018년 발사 예정 인 우리나라의 정지궤도기상위성(Geo-Kompsat-2A)도 10분마다 전구 관측이 가능하며, 위험기상 발 생시 2분마다 특별관측이 가능할 것이다. 한편, 미국, 유럽 등 선진국에서는 기상위성이 재난재해 대비에 활용될 때 사회 경제적으로 미치는 편익을 정량화하려는 노력을 기울여왔다. 최근에는 이들 국가의 연구기관들을 중심으로 위성 운영기 관 간 테스크포스팀을 꾸려 위성관측시스템의 사회경제적 편익을 정의하고, 신뢰성있는 정량화 방법 을 개발하려 하고 있다. 노력의 일환으로 유럽은 재산보호, 유럽경제 그리고 개인사용자라는 세 분야 에 대한 위성의 가치 분석을 통해 위성을 활용한 예보정보가 연간 62조의 경제적 효과가 있음을 추정 하였다. 유사하게 우리의 기상청은 후속 정지궤도위성 기상탑재체 개발을 통해 인적 재산피해, 기상산 업 부가가치 및 비용 절감 등의 요소에서 기상위성이 운영될 10년 동안 연간 600억 원의 경제성이 있 음을 보고하였다. 이처럼 인공위성은 국가간 협력과 같은 정치적 가치, 예보기술 향상과 같은 기술적 가치, 재해예방 및 대비와 같은 사회적 가치뿐만 아니라, 지구온난화 감시 및 적응전략 마련이라는 인류의 생존권이 걸린 보편적 가치를 지니고 있다. 또한 우수한 위성제작 기술과 달리 열악한 발사체 개발 기술 수준은 향후 우리가 노력해야할 부분이기도 하다. 우주분야의 거대 과학기술은 국가의 지속적 지원이 필요하며, 수 많은 시행착오가 불가피한 분야이다. 위성 선진국들의 50여 년간의 경험을 단기간에 따라잡기는 어려 울 것이나, 독자 위성 개발 과정의 성공과 실패의 경험을 통해 축적되는 기술과 노하우를 대한민국이 우주개발 선진국으로 나아가는 소중한 밑거름으로 활용하여야 할 것이다. 4 Meteorological Technology & Policy

7 정 책 초 점 기상위성 운영기술의 선진화 방안 김방엽 관측위성기술의 현황 및 전망 김병진 정 책 초 점 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 안명환 위성을 이용한 국가재난감시 체계 구축 윤보열, 염종민, 한경수 위성영상서비스 시장 빅뱅과 새로운 관점 조황희

8 정책초점 기상위성 운영기술의 선진화 방안 김방엽 한국항공우주연구원 정지궤도위성관제팀장 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 본론 - 국내 기상위성 운영기술의 선진화 방안 Ⅲ. 결론 - 무엇을 바꿔야 하는가? 본격적인 위성활용의 시대에 접어든 현 상황에서 국내 기상위성 운영기술을 선진화시키기 위해서는 기상 위성자료의 생산 측면에서의 자료 결합 과 활용 측면에서의 운영 기관의 세분화 및 전문화 가 필요하다. 기상위성 운영기술을 선진화하고 거기에서 창출되는 정보의 가치를 높이기 위해서는 공개 와 소통 의 기 반이 조성되어야 한다. 자유로운 정보 활용과 커뮤니케이션의 기반 위에 진정한 기상위성 운영기술의 선 진화와 우주산업 분야의 새로운 가치가 창조될 수 있을 것이다. 6 Meteorological Technology & Policy

9 기상위성 운영기술의 선진화 방안 I. 서론 우리나라 최초로 기상관측 임무를 띠고 지구정지궤도에서 운영 중인 천리안위성 이 발사된 지 벌써 만 4년이 훌쩍 지났다. 2011년 4월 1일부터 시작된 정규운영 기 간도 올해 9월 30일을 기점으로 3년 6개월 즉, 7년으로 예정된 임무운영 기간의 절 반을 넘겼다. 천리안위성은 2014년 11월 현재 아무런 사고 없이 순조롭게 맡은 바 임무를 충실히 수행하고 있다. 필자는 2003년부터 시작된 천리안위성 개발사업의 첫 단계부터 참여하였고 발사부터 지금까지 천리안위성의 임무관제를 담당해오고 우리나라는 이제 위성개발 시대를 벗어나 위성활용 시대에 접어들었다 있다. 이에 이 지면을 빌어 천리안위성의 개발과 운영을 위해 애쓴 많은 분들의 노력 이 훌륭한 결실을 맺고 있음에 깊은 감사를 드리는 바이다. 천리안위성의 예정된 임무기간이 절반을 넘은 지금, 그 후속위성인 정지궤도 복 정 책 초 점 합위성 2A와 2B의 개발도 차질 없이 진행되고 있다. 천리안과 달리 정지궤도 복합 위성(이하 정복위성 )은 기상관측 전용인 2A위성과 해양 및 환경 관측을 담당하 는 2B위성, 이렇게 2기의 위성으로 나뉘어 개발되고 있다. 천리안 외에도 다목적실 용위성과 과학위성, 큐브샛 등 국가 주도로 개발된 위성과 민간 개발 위성을 합해 서 크고 작은 10기 이상의 위성을 발사하였으니 이제는 우리나라도 최초 라는 타 이틀만을 강조하는 위성개발 시대를 벗어나 실질적인 위성활용 의 시대로 접어들 고 있다고 보아야 할 것이다. 본 글에서는 본격적인 위성활용의 시대에 접어든 현 상황에서, 앞으로 위성의 관 측자료를 기상예보와 기후변화 모델 개발에 더욱 심도 있게 활용하기 위해서 어떤 방향으로 나아가는 것이 효과적이 될 것인지를 고찰해보고자 한다. 특히 우리보다 훨씬 이전부터 기상위성을 운영해 온 미국과 유럽에서 현재 추진 중인 기상위성 개 발 계획을 참고하여 우리의 상황에 적합한 방안을 제안해보고자 한다. 특히 다음 의 사항들을 중심으로 이야기 하고자 한다. - 국내 기상위성 운영기술의 선진화 방안 1. 기상위성 자료의 생산 측면에서의 방안 자료의 결합 2. 기상위성 자료의 활용 측면에서의 방안 운영 기관의 세분화 또는 전문화 기상기술정책

10 정책초점 날씨와 기후변화를 더 잘 이해하기 위해 두가지 이상의 위성관측 자료를 결합하여 사용해야 할 것이다 - 선진국의 기상위성운영 사례 - 우리나라 기상위성 운영기술 선진화 방향 - 결론: 무엇을 바꿔야 하는가? II. 본론 - 국내 기상위성 운영기술의 선진화 방안 자료의 생산 측면에서는 결합을, 활용 측면에서는 세분화, 전문화를 지향 필자는 본 글에서 미래의 우리나라 기상위성의 운영기술 선진화를 논함에 있어 결합(Combination)과 분화(Specialization)라는 두 개의, 어쩌면 서로 반대되는 의미를 가진 키워드로 풀어가고자 한다. 자료의 생산 이라는 측면에서는 결합 을, 자료의 활용 이라는 측면에서는 분화 를 키워드로 삼고자 한다. 자료의 생산에 있어서 결합 이라 함은 다음의 세 가지를 뜻한다. 첫째, 정지궤도 위성과 극궤도위성의 자료 결합, 둘째, 지구관측위성과 태양활동 감시위성, 우주환 경 감시위성 관측자료의 결합, 그리고 셋째, 광학위성 자료와 레이더 위성자료의 결 합이다. 또한 자료의 활용에 있어서 세분화 혹은 전문화 란 다음의 세 가지를 지향한다 는 의미이다. 첫째, 기관간의 협력 운영체제(전문기술의 분업화), 둘째, 해외 기상위 성 운영기관과의 협력, 끝으로 국가 주도의 위성운영으로부터 전문 기술을 가진 민 간 기업으로의 아웃소싱, 즉 위성운영의 민영화이다. 1. 기상위성 자료의 생산 측면에서의 방안 - 자료의 결합 먼저 자료의 생산 즉, 기상위성이 관측하여 지상으로 송신하는 관측자료의 수 신과 보정, 전처리, 2차 가공 등에 관해 살펴보기로 하자. 결론부터 말하자면, 대기 변화의 역학관계를 파악하고 시간의 흐름에 따라 날씨와 기후의 변화를 지금보다 더욱 정확히 알기 위해서 두 가지 이상의 위성 관측자료를 결합하여 함께 사용하 는 것이 앞으로의 방향이 되어야 할 것이다. 즉, 기상예보를 위해 정지궤도 기상위성 8 Meteorological Technology & Policy

11 기상위성 운영기술의 선진화 방안 자료와 저궤도(극궤도) 기상위성 자료를 함께 사용하거나 지구관측위성 외에도 지 구대기 변화의 주원인이 되는 태양활동 감시위성의 자료를 같이 사용하는 것이다. 일반적으로 저궤도 위성인 극궤도 기상위성은 지표면의 동일 지역을 재방문하는 주기가 24시간 보다 훨씬 길기 때문에 국지적인 일일예보에는 적당하지 않은 것으 로 알려져왔다. 하지만 엘니뇨와 라니냐 같은 전 지구적인 기후변화가 국지 날씨의 변화에도 적지 않은 영향을 주는 것이 이미 알려졌으므로 두 종류의 위성 자료를 함께 사용하여 장단기 변화에 모두 활용 가능한 예보 모델을 개발하는 것이 가능 하리라 생각된다. 해외 정지궤도 기상위성의 자료와 우리 위성의 관측자료를 동시 위성의 자료 결합을 통해 시너지효과를 만들어 낼 수 있다 에 사용하여 기상예보에 활용하는 업무를 기상청에서는 이미 오래 전부터 진행해 왔으며 이에 대한 많은 노하우(know-how)도 축적된 상태라고 볼 수 있을 것이다. 정 책 초 점 정지궤도위성 관측자료의 결합이나 정지궤도와 극궤도위성의 자료 결합을 통해 얻을 수 있는 이점에 대해서는 항공대 연구보고서(장영근 등, 2010)에 잘 나타나 있 다. 즉, 정지궤도위성끼리 혹은 정지궤도와 저궤도위성의 자료결합을 통해 시공간 해상도의 증대, 분광해상도 및 범위, 공간 커버리지 등에서 성능 향상을 기대할 수 있다. 또한 입체적인 분석에 의한 추가산출물 확보 등의 시너지 효과를 기대할 수 가 있는 것이다. 사운더를 탑재한 위성의 자료를 확보할 수 있다면 3차원의 기상변 화 모델을 개발 할 수 있는 매우 독보적인 결과를 만들어 낼 수도 있을 것이다. 국내 위성의 자료 결합만으로 이와 같은 시너지 효과가 부족하다면 해외 위성의 자료와 연계하는 방법도 가능할 것이다. 다행히 기상위성 자료는 국가 간에 무상으로 상호 제공하는 것이 관례로 여겨져 왔다. 여기서 잠시, 기상위성 운영 선진국에서 가까운 미래에 운영할 계획으로 개발이 진행 중인 기상위성에는 어떤 것이 있는지 살펴보고 가기로 한다. 먼저 최초의 기 상위성 TIROS를 발사했던 미국은 현재 운영 중인 GOES-N 시리즈의 후속위성 인 GOES-R 시리즈를 2016년부터 2025년 사이에 발사할 예정이다. GOES-R 위 성은 16채널 촬영이 가능한 ABI (Advanced Baseline Imager) 기상영상 센서를 탑재하고 있으며 전구(Full Disk) 관측에 소요되는 시간도 기존 27분에서 5분으 로 크게 단축시켰다. 특히 GOES 위성을 운영하는 미국 NOAA(해양대기청)에서 기상기술정책

12 정책초점 미국과 유럽연합은 자료의 결합을 위해 정지궤도와 극궤도 위성을 동시에 운영하고 있다 는 GOES-R 위성시리즈와 비슷한 시기에 극궤도위성인 JPSS (Joint Polar Satellite System) 시리즈를 지구 궤도에 올려서 정지궤도위성과 극궤도위성을 동시에 운영 하여 양 위성 자료의 동시 활용 효과를 기대하고 있다. 여기에 2011년 10월 28일에 발사된 지구환경관측 위성 Suomi NPP (National Polar-orbiting Partnership) 위 성의 관측자료 역시 활용하고 있다. 유럽연합의 Eumetsat 역시 미국과 유사한 위성관측 체계를 유지할 방침이다. 현 재는 정지궤도 기상위성인 MSG (Meteosat Second Generation) 시리즈와 극궤 도 위성인 Metop, 지구관측 위성인 Jason-2 위성을 운영하고 있으며 2018년 이 후에 각각 정지궤도에는 MTG (Meteosat Third Generation), 극궤도에는 EPS- SG (Eumetsat Polar System - Second Generation)를 투입할 예정이다. 지구관 측위성은 Jason-3가 뒤를 이을 예정이다. MTG 위성은 MSG 보다 더 크고 더 좋 게 만드는 것을 목표로 개발될 것이다. 이 위성들은 수치예보(NWP, Numerical Weather Prediction)와 나우캐스팅(Nowcasting) 목적에 적합하도록 개발될 것으 로 알려졌다. 총 6기의 정지궤도위성으로 구성되며 각 위성의 중량은 3톤이다. 영 상관측기 (Imager) 위성인 MTG-I 위성 4기, 사운더(Sounder) 위성인 MTG-S 위 성 2기로 구성될 예정이며 첫 번째 위성은 2018년에 발사될 예정이다. MTG-I 위 성에는 미국의 ABI와 마찬가지로 16채널 관측이 가능한 FCI (Flexible Combined Imager) 센서가 탑재된다. 기본적으로 10분 이내 전지구 촬영이 가능할 것이다. 주 탑재체인 FCI 외에도 LI (Lightning Imager) 관측센서가 탑재되어 구름속 및 구름 과 지상 간의 번개를 관측할 수 있게 된다. 번개는 대기 중의 산화질소를 발생시키 는 것으로 알려져 있어서 장기적으로 번개 발생을 관측함으로써 대기변화에 주는 영향을 예측할 수 있는 기술 연구를 목표로 하고 있다. 게다가 NOAA의 GOES-R, GOES-S 위성에 탑재될 GLM (Geostationary Lightning Mapper)와 자료 호환이 가능하다고 한다. MTG-S 위성은 적외선과 자외선 사운더, Sentinel-4 (Ultraviolet Visible Near-infrared) 분광기를 탑재할 예정이다. 일본의 경우에는 현재 운영 중인 MTSAT-1R, MTSAT-2 위성의 뒤를 이어 올 해 10월에 발사된 히마와리 8호와 2년 후에 발사될 히마와리 9호, 두 기의 정지 10 Meteorological Technology & Policy

13 기상위성 운영기술의 선진화 방안 궤도 기상위성이 대기변화 연구와 기상예보에 주로 사용될 예정이다. 히마와리 (Himawari, 해바라기) 8호는 올해 10월 7일에 발사되었고 16일에 동경 140.7도 궤 도에 안착하였다. 일본의 경우에는 구체적인 극궤도 기상위성 개발 계획은 아직 알려진 바가 없다. 다음의 <표 1>은 히마와리 8호 위성의 관측 대역을 나타낸다. 히마와리 8호 역시 16채널 기상영상 센서를 탑재하였다. 이상과 같이 미국, 유럽연합, 일본 등의 최신 기상위성 시스템은 정지궤 도위성과 저궤도위성의 자료를 동시에 활용하여 더욱 효과적인 기상예보 에 활용하는 추세이다. 여기에 더해서 지구관측위성과 태양활동 감시위성, 위성 정보의 부가가치 창출을 위해 기술 세분화와 정보에 대한 접근성을 높여야 한다 <표 1> 일본의 히마와리 8호 위성의 기상영상센서 관측대역 우주환경 감시위성의 관측자료까지 결합함으로써 그 시너지 효과를 극대 화하고 있다. 정 책 초 점 앞에서 논의한 정지궤도 기상위성과 저궤도 기상위성 간의 자료 결합, 기 상위성 자료와 우주관측 위성 간의 자료 결합에 지표면의 반사효과를 측정 할 수 있는 레이더위성의 자료까지 더해질 수 있다면 새로운 형태의 기상예 보모델 개발도 기대할 수 있으리라 생각된다. 이 부분에 있어서 2013년 8월 에 발사된 다목적실용위성 5호의 활약을 기대해 본다. 2. 기상위성 자료의 활용 측면에서의 방안 - 운영 기관의 세분화 또는 전문화 이제는 자료의 활용 이라는 측면에서 살펴보기로 한다. 위성 자료의 활용 분야 를 확대하고 정보의 가치를 더욱 다양화하기 위해서는 해당 정보를 활용할 대상자 들이 쉽게 접근할 수 있는 길을 열어주어야 하는 것이 당연한 이치일 것이다. 그러 한 방안 중의 하나로 위성 정보의 부가가치 창출을 위한 기술 세분화와 위성 정보 에 대한 접근성을 높이는 방안을 제안하고 싶다. 위성 운영을 통해 축적된 정보들은 마치 보석을 가공하기 전의 원석과 같아서 가 공하기에 따라 여러 가지 부가가치를 창출할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 이러한 가치를 만들어내기 위해서는 기술력을 가진 개인이나 집단이 쉽게 자료에 접근할 기상기술정책

14 정책초점 기관, 기업, 대학 간 협력과 상호기술 교류가 가능한 체제 구축이 필요하다 수 있어야 하고 새로운 이론과 가공 기술을 활용할 수 있는 여건을 마련해 주어야 한다. 위성을 운영하는 몇몇 부처나 국가기관에서 폐쇄적인 활용을 해서는 안 될 것 이며 기술과 아이디어를 가진 일반에게 공개함으로써 새로운 가치 창출을 할 수 있 는 기회를 제공하여야 할 것이다. 또한 연구기관은 물론이고 기업이나 대학을 포함하여 기상위성의 자료 활용을 원하는 정부기관과 민간기업, 민간단체 사이의 협력 체계를 강화하고 실질적인 상 호 기술교류가 가능한 체제를 만드는 것이다. 이때 중요한 것은 자료 활용 기술을 세분화하여 분담하고, 아주 세밀한 부분에서 기술 개발이 진행될 수 있도록 종합적 인 여건이 마련되어야 한다는 것이다. 이에 대해서는 정부에서도 여러 가지 구체적 인 안을 제시하고 있으며 대표적인 예가 위성정보활용촉진센터(가칭)와 위성정보 [그림 1] 천리안위성의 운영기관 업무 분담 천리안위성 운영 한국항공우주연구원 국가기상위성센터 한국해양과학기술원 한국전자통신연구원 활용 기술교육센터의 설립 이다. 이와 관련한 공청회 도 개최한 바가 있다. 이와 관련한 예로써 현재 천리안위성 운영에 참여하 - 위성 명령 전송 및 상태 감시 - 임무 계획 작성 - 위성 궤도 운영 - 이벤트 예측 - 지상 관제 및 영상 처리 시설운영/관리 - 기상탑재체 관측 계획 작성 - 기상 관측영상 전 처리 및 영상자료 배포 - 기상영상 전문분야 활용 연구 - 기상영상 장비 운영/관리 - 해양탑재체 관측 계획 작성 - 해양 관측영상 전 처리 및 영상자료 배포 - 해양영상 전문분야 활용 연구 - 해양영상 장비 운영/관리 - 통신탑재체 운영 계획 수립 - 통신중계기 사용기관 기술지원 - 통신지상국 운영/관리 는 기관들의 업무 분담과 활용 기관들의 체계를 살 펴보자. 먼저 천리안위성 의 운영은 [그림 1]과 같이 기술용역 전문업체 지원 기술용역 전문업체 지원 기술용역 전문업체 지원 기술용역 전문업체 지원 4개 기관에서 각각 분담하 고 있다. 한국항공우주연구원(항우연)에서는 위성임무관제, 영상 수신 및 처리 백업, 그리 고 영상자료의 백업 저장 등을 담당하고 있으며 이러한 업무는 항우연 위성정보연 구소에서 수행하고 있다. 또한 기상청 소속기관인 국가기상위성센터에서는 기상탑 재체 영상자료의 수신과 처리, 배포업무를 하고 있으며, 항우연의 주관제시스템에 문제가 생길 경우를 대비한 부관제시스템 운영도 맡고 있다. 안산에 위치한 한국해 양과학기술원 해양위성센터에서는 해양탑재체 영상자료의 수신과 처리, 배포 등을 12 Meteorological Technology & Policy

15 기상위성 운영기술의 선진화 방안 담당하고 있다. 천리안위성에 탑재된 세번째 임무탑재체인 Ka-대역 우주통신중계 기에 대해서는 한국전자통신연구원이 그 운영을 담당하고 있다. 천리안 기상영상자료의 활용은 주로 기상청 산하 국가기상위성센터에서 담당하 고 있는데 이곳에서 직접 수신한 기상영상자료들은 보정과 전처리, 표준포맷으로 의 변환 단계를 거쳐 최종 사용자들에게 지상망과 위성망을 경유해서 전송되고 있 다. 천리안위성의 해양영상자료에 대해서는 한국해양과학기술원 해양위성센터에 서 담당하고 있는데 해양탑재체 자료에 대해서는 국내는 물론 해외 연구기관에서 도 상당한 관심을 보이고 있고 자료 활용에도 적극성을 나타내고 있다. 광학탑재체 해외 기상위성 운영기관과의 다각적인 협력을 강화해 나가야 한다 는 아니지만 천리안위성의 통신중계기 탑재체도 공공 분야와 초고속 광대역 위성 통신 분야에 활발히 활용되고 있다. 정 책 초 점 앞에서 잠깐 언급한 바와 같이 해외의 기상위성 운영기관과의 다각적인 협력을 강화해 나가야 한다는 것도 빼놓을 수 없는 선진화 방안 중의 하나이다. 천리안위 성이 발사되기 전, 자국 기상위성이 없던 시절에 우리나라는 일본의 기상위성 GMS 에서 내려오는 일본 열도 기상관측 사진에 들어있는 한반도 영상을 기상예보에 사 용해왔다. 현재 세계적으로 NOAA(미국 해양대기청), EUMETSAT(유럽연합 기상 위성기구), JMA(일본 기상청), CMA(중국 기상청), 그리고 러시아와 인도 등이 우리 보다 먼저 기상위성을 활용했던 나라들이다. 우리는 앞으로 기상위성 보유국으로 서 이들과 어깨를 나란히하며 동등한 지위에서 자료를 공유할 수 있는 위치에 있게 되었다. 이러한 이점을 충분히 활용하여 다른 나라의 위성이 관측한 자료를 함께 사용하여 좀 더 심도 있는 예보가 가능하도록 해야 할 것이다. 끝으로 위성운영의 선진화 방안의 하나로 국가 주도의 위성운영 중 일부 기술분 야를 민간 위성운영 전문기업으로 민영화하는 방안을 제안하는 바이다. 여기서 일 부 기술 분야라 함은 구체적으로는 위성의 임무관제와 지상 시스템 장비 구축 및 관리 부분을 의미한다. 미국처럼 우주산업 분야에서 첨단에 있는 선진국에서는 이 미 많은 우주기술 분야, 심지어 우주발사체 분야마저 민영화하고 있음은 익히 잘 알 려진 사실이다. 우주분야에서 후발 주자임이 확실하고 아직 가야할 길이 먼 우리나 라지만 이미 많은 경험이 있는 위성 관제와 국내 기술로 가능한 수준에 오른 관련 기상기술정책

16 정책초점 위성관제, 소프트웨어 개발부터 민영화 정책을 추진할 수 있을 것이다 소프트웨어 개발과 같은 세부 분야에서는 민간에 기술을 이양하는 민영화 정책을 추진해 볼 수 있지 않을까 생각한다. 이러한 민간 기업으로의 기술이전과 민영화는 우주를 무대로 하는 새로운 전문 산업분야를 창조하는 길이 될 수도 있을 것이다. 굳이 우주 분야가 아니어도 위성 정보를 활용하는 데 필요한 부수적인 기술 분야, 예를 들어 슈퍼컴퓨터를 활용한 자료 처리와 수치예보 기술 분야에서도 전문기업의 참여를 더욱 유도할 수 있다면 이 또한 좋은 결과를 기대할 수 있으리라 여겨진다. III. 결론 - 무엇을 바꿔야 하는가? 결론은 공개와 소통, 커뮤니케이션, 다양한 네트워크를 활용하는 것 최근 들어 각광받고 있는 IT 용어 중의 하나에 플랫폼(Platform)'이라는 말이 있 다. 본래의 뜻은 기차역의 승강장을 말하는 것이지만 IT 분야에서의 플랫폼은 기 술개발자와 기술의 수요자들이 자유로이 만나 새로운 가치를 만들어 내는 일종의 광장, 터전, 틀, 체계 등의 의미로 사용된다. 애플 社 의 앱스토어, 구글의 안드로이드 운영체계 등이 그 한 예인데 플랫폼의 대표적인 특징 중의 하나는 그 플랫폼을 만 든 사람의 의도와 무관하게 전혀 예측하지 못한 방향에서 무궁무진한 가치가 만들 어 질 수 있다는 것이다. 사람과 사람이 만나는 곳, 기술개발자와 기술수요자가 만 나는 순간 전혀 새로운 세계, 새로운 분야가 열릴 가능성이 잠재한다는 것이다. 위 성정보의 활용 분야 역시 그러한 잠재력이 있는 곳이 아닌가 필자는 상상해본다. 다만 이러한 상상이 구체화 되려면 몇 가지 기본 바탕이 전제되어야 한다. 플랫폼 산업의 가장 중요한 특징을 뽑으라면 공개 와 소통 이라 할 수 있다. 모든 자료는 누 구에게나 열려있어야 하고, 자유로운 접근이 가능해야 한다. 또한 플랫폼에 접속한 사람들 간에 원활한 소통과 제한 없는 의견 교환이 보장되어야 한다. 위성운영 기 술을 선진화하고 거기에서 창출되는 정보의 가치를 높이기 위해서는 바로 이러한 공개 와 소통 의 기반이 조성되어야 할 것이다. 14 Meteorological Technology & Policy

17 기상위성 운영기술의 선진화 방안 자유로운 정보 활용과 커뮤니케이션의 기반 위에서 진정한 위성운영 기술의 선진 화와 우주산업 분야의 새로운 가치 창조가 진행될 수 있으리라 생각한다. 정보의 가치를 높이기 위해서는 공개와 소통의 기반이 조성되어야 한다 참고문헌 강용혁 등, 2013: 신재생에너지 자원지도 및 활용시스템 구축사업. 한국에너지기술연구원 연구보고 서, pp 고윤화, 2014: 기상위성 보유국을 넘어 위성기술 자립국으로. 전자신문 일자. 김백조 등, 2013: 기상정보 활용 및 가치 창출 지원 연구. 국립기상연구소 연구보고서, pp 김영화 등, 2013: 위성 지구환경변화 감시 및 전지구강수관측위성 활용기술 개발. 국립기상 연구소 연구보고서, p. 16. 류상범 등, 2011: 위성을 통한 지구환경변화 감시기술 및 전지구 강수관측위성(GPM) 활용기술 개발. 국립기상연구소 연구보고서, pp 배덕효 등, 2009: 기후변화 대응 수문 기상 통합시스템 구축 및 추진방안(5개년) 마련. 기상청 위탁 연구보고서(세종대학교), pp , 정 책 초 점 손병주 등, 2009: 기상위성의 활용성 확대 및 연구개발 협력체계 구축을 위한 연구. 기상청 위탁연구 보고서(서울대학교 등), pp. 5-16, , 2011: 위성 관측 및 활용연구회. (재)기상지진기술개발사업단 위탁연구보고서(서울대 등), pp. 1-4, 안명환, 2012: 기상위성의 태동: 최초의 기상위성 TIROS. 한국기상학회지, 22(4), pp , 2014: 현업용 기상위성에 대한 주도권 다툼: 1960년 TIROS 발사 이후. 한국기상학회지, 24(2), pp 이민형 등, 2011: 기상 R&D 성과분석 및 성과관리 개선방안 정책연구. 기상청 위탁연구보고서(과학 기술정책연구원), pp 임형택 등, 2013: 창조경제실현을 위한 기상기후정보의 융.복합 정책개발연구. 기상청 연구보고서. 장영근 등, 2010: 천리안위성 기상자료처리 및 활용기술 개발을 위한 기획연구 보고서. 기상청 위탁연구보고서(한국항공대학교), pp , 홍성은 등, 2010: 초단기 및 실황예보지원을 위한 위성활용 예측정보산출 기술개발II. 국가기상 위성센터 위탁연구보고서(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 관측위성기술의 현황 및 전망 김병진 (주)쎄트렉아이 대표이사 Ⅰ. 국내 지구관측위성 개발현황 Ⅱ. 세계 지구관측위성 개발현황 Ⅲ. 대응전략 Ⅳ. 결론 최근 기상정보를 활용한 사업영역이 확대되면서 고품질 관측 자료를 위한 위성의 수 역시 증가하였다. 현대 의 위성산업에서 우위를 점하기 위한 전략에는 기존 방식을 더욱 발전시켜 성능이 향상된 고성능 위성을 이 용하거나 다수의 위성을 이용하여 시간해상도를 향상시키는 방법이 있다. 또한 이미 국내 산업계가 충분히 가지고 있는 중소형 위성체 기술을 적극 활용하여 저궤도 기상위성을 개발한다면 비용과 위험은 낮추면서 도 높은 성능의 독자 기성위성을 확보할 수 있다. 이와 함께 탑재체 기술을 국산화하기 위한 노력이 병행된 다면 국내 위성 산업체의 경쟁력 향상과 과학기술 수준의 향상을 함께 추진할 수 있을 것이다. 16 Meteorological Technology & Policy

19 관측위성기술의 현황 및 전망 I. 국내 지구관측위성 개발현황 우리나라 최초의 인공위성인 우리별 위성 시리즈를 포함한 대부분의 과학기술 위성 시리즈는 지구관측장비를 탑재하였다. 또한 정부 주도로 개발한 다목적실용 위성 시리즈도 저궤도에 발사된 관측위성이었고, 통신해양기상위성은 해양과 기 상관측 목적의 지구관측 탑재체가 실려 정지궤도에 발사되었다. 이처럼 우리 정부 의 투자로 이루어진 대부분의 인공위성들은 지구관측 목적을 가지고 개발이 추진 되었다. 최근 기상정보 자체가 상업적인 목적을 가지는 새로운 시장으로 부각 해외에서도 초기 단계의 우주개발은 지구관측 임무로 시작되는 비슷한 패턴을 발견할 수 있다. 이것은 지구관측위성이 통신, 항법, 과학목적의 위성보다 기술적인 진입장벽이 상대적으로 낮으면서도 영상을 필요로 하는 명확한 수요를 가지고 있 정 책 초 점 는 기술적, 정책적 환경에 따른 결과로 보여진다. 지구관측위성은 다양한 영상의 품질 요소가 있으나 영상의 공간해상도가 가장 핵심적인 품질 지표가 된다. 일반적인 저궤도 관측위성은 공간해상도 성능을 가장 중요한 성능목표로 개발되고 있다. 반면 기상관측위성의 경우는 보다 넓은 지역을 관측하고 촬영된 영상데이터로부터 과학적으로 의미 있는 데이터를 생성하는 부분 이 일반 관측위성에 비해 상대적으로 강조가 되는 특징을 가지고 있다. 과거 기상위성은 과학연구, 일기예보와 같은 학문적 목적이나 공공적 수요에 대 응하기 위해 개발되어 왔던 반면 최근에는 기상정보 자체가 상업적인 목적을 가지 는 새로운 시장으로 부각되고 있다. 기상예보에 대한 정확성, 획득 주기 등이 급격 하게 발전함에 따라 지역별 맞춤형 예보, 농작물의 선물거래에 활용 등 다양한 서 비스 사업이 구체화되거나 이미 상업화 단계에 있다. 기상기술정책

20 정책초점 상업적인 사업자가 대거 등장하면서 위성의 수 증가 II. 세계 지구관측위성 개발현황 1. 기상위성 이외 지구관측위성 시장에 대한 전망 기상위성을 제외한 지구관측위성의 시장 변화를 2012년을 기준으로 전후 10년 을 비교하여 분석한 Euroconsult 자료에 따르면 지구관측위성의 수가 두 배 이상 증가하고 시장의 규모도 급격하게 커졌지만, 위성의 무게와 평균 가격은 30%를 전 후하여 감소하는 추세를 보일 것으로 전망하고 있다. 가장 중요한 변화는 위성의 숫자가 이전과는 비교할 수 없을 만큼 증가한다는 사실이다. 이는 지구관측위성 을 발사하려는 국가의 숫자가 30% 정도 증가한 것도 하나의 요인이겠지만, 이보다 <표 1> 기상위성 이외 지구관측위성 시장의 세계적 변화 추세 구분 2003~2012년 2013~2022년 비고 위성 수 대폭증가 발사 국가 수 증가 위성의 무게 1,115 kg 829 kg 감소 평균 위성 가격 86백만불 62백만불 감소 위성 제조 시장 규모 152억불 279억불 대폭증가 는 기존의 위성 보유국가들 중에서 근 래 새로운 상업적인 사업자가 대거 등 장하고 이들이 한 번에 여러 대의 위성 을 동시에 운용하려는 위성군 ( 衛 星 群, constellation) 사업을 계획하고 있는 결과로 해석된다. 2. 기상관측위성의 개발현황 및 전망 기상위성의 시장변화를 따로 분석하면 전후 10년 동안 발사되는 기상위성의 수 가 두 배 이상 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나 주요 기상위성의 제조시장은 앞 으로도 자국 프로그램 수요에 의존하고, 발사 국가도 변화가 없는 것으로 나타나 고 있다. 향후 기상위성기술 개발 추세는 저궤도위성의 발사 수가 정지궤도위성 발 사 수에 비해 상대적으로 더 크게 증가하고, 정지궤도위성은 점점 더 크고 비싸지 는 반면, 저궤도위성은 점점 더 작아지고 가격이 낮아지는 것으로 해석할 수 있다. 정지궤도위성 데이터와의 차별성으로 인해 저궤도 기상관측위성이 최근 국내에 서 많은 관심을 받고 있다. 가장 대표적인 것은 미국의 NOAA 위성으로 전체길이 18 Meteorological Technology & Policy

21 관측위성기술의 현황 및 전망 가 7.2 m이고 발사무게가 2.2톤에 이르는 대형위성이다. 대기온도 프로파일, 습도 프로파일, 구름 및 해면 측정 영상기, 온도 사운딩, 표면 온도 및 구름 검출 등을 목적으로 한 다양한 탑재체를 가지고 마이크로 웨이브를 탑재한 ATMS장비는 1/3 크기로 소형화 가능 있다. 유럽의 경우에는 MetOp 위성이 <표 2> 기상위성 시장의 세계적 변화 추세 대표적인 저궤도 기상관측위성으로 4 톤이 넘는 무게와 최장 17.6 m의 길 이를 가지는 초대형 위성이다. NOAA 위성과 유사한 탑재체 이외에도 오존 모니터링, 우주환경감시, 해면 바람 측 정 등 보다 많은 측정 장비들을 가지 고 있다. Aqua, DMSP, WindSat, GPM 등 의 위성은 마이크로웨이브 영상장치 구분 궤도 2003~2012년 2013~2022년 비고 전체 대폭 증가 위성 수 정지궤도 증가 저궤도 대폭 증가 발사 국가 수 정지궤도 7 7 변화 없음 저궤도 5 5 변화 없음 위성의 평균 무게 정지궤도 2,496 kg 2,815 kg 증가 저궤도 1,619 kg 1,270 kg 감소 전체 39억불 79억불 증가 총 위성 가격 정지궤도 22억불 45억불 증가 저궤도 17억불 34억불 증가 평균 위성 가격 정지궤도 157백만불 169백만불 증가 저궤도 124백만불 78백만불 감소 정 책 초 점 를 탑재하여 수목분포, 중/상층 대기 권 관측, 바람속도 관측 등의 목적에 사용한다. 최근 개발된 ATMS장비는 마이크 로웨이브 탑재체로서 열적외선 탑재체와 관측데이터를 조합하여 매일 전구 대기 온 습도와 기압 프로파일을 제공함으로써 우리나라에서도 많은 관심을 받고 있다. 특히 기존 장비 에 비해 1/3 크 기로 소형화 함 으로써 소형 위 성에 탑재 가능 하다는 측면이 장점으로 부각 되고 있다. [그림 1] NOAA 위성 [그림 2] MetOp 위성 기상기술정책

22 정책초점 최근에는 위성기술에서도 급격한 상업화 진행 3. 지구관측위성 시장을 둘러싼 새로운 변화 최근 해외 지구관측위성시장은 미국의 실리콘밸리를 중심으로 급격한 변화가 시 작되고 있다. 로켓 발사체를 상업화한 SpaceX를 시작으로 미국에서는 오래 전부터 우주기술의 상업화가 지속적으로 이루어져 왔으며, 최근에는 위성기술에서도 급격 한 상업화가 진행되고 있다. 특히 최근 구글에 인수된 Skybox Imaging이나 100여대 의 저해상도(3-5 m) 위성 constellation을 띄우려는 Planet Labs와 같은 스타트업 기업들은 기존의 위성기술에서 사용하는 검증된 부품이 아닌 스마트폰, 디지털 카 메라 등에 사용되는 일반 상용부품을 사용한 위성을 발사하여 고품질의 영상획득 [그림 3] Skybox Imaging의 위성군 개념도 에 성공하였다. 이러한 업체들은 기존에 없 던 위성에 대한 새로운 수요(빅데이터 등)를 시장에 인식시켰으며, 상용기술의 활용으로 위성의 가격을 크게 낮추고 개발기간을 획 기적으로 단축시킴으로써 기존 위성 개발 업체들에게 신선한 충격을 가져다 주었다. 이러한 상용기술을 활용한 위성 개발 업체 들의 등장은 앞으로도 위성의 가격, 위성 제 조 기술에 상당한 영향을 줄 것으로 보인다. [그림 4] Planet labs의 소형관측위성 또한 위성 개발의 비용 및 시간을 단축하 기 위해서 Hosted Payload라는 개념의 개 발 방식도 주목을 받고 있다. 기존에 진행되 고 있는 위성은 별도의 예비 공간을 제공하 고 이를 활용하여 신규 탑재체가 위성체로 부터 전력 및 통신 링크를 공급받음으로써 획기적으로 비용을 절감하고 기간을 단축 하는 것이 가능하다. 정지궤도에서의 적외 선 탑재체 CHIRP를 올린 사업의 경우는 사 20 Meteorological Technology & Policy

23 관측위성기술의 현황 및 전망 업 승인에서 발사까지 단 39개월 밖에 소요되지 않았다. 통신위성군에 지구관측 탑 재체를 올리는 Iridium Next 위성도 기존의 위성 개발 방식을 따르지 않는 개혁적 인 아이디어로 분류할 수 있다. 미래 시장의 요구에 대응하기 위한 고성능 위성 이용 전략 필요 III. 대응전략 1. 공간해상도 향상: 기존 위성의 고성능화 전략 앞에서 언급한 미래 시장의 요구에 대응하기 위한 방법으로는 우선 기존의 방식 을 더욱 발전시켜 성능이 향상된 고성능 위성을 이용한 전략이 있을 수 있다. 전세 정 책 초 점 계 위성영상 시장의 절반을 차지하게 된 대표적인 영상 사업 기업인 DigitalGlobe 는 선도 기업으로서의 위치를 유지하고 경쟁력을 강화하고자 미국 정부에 수출하 는 영상의 공간해상도 제한을 25 cm로 완화해 달라는 요청을 하였으며, 2014년 6월 미국 정부로부터 최종 승인을 받았다. 이를 통해 얻을 수 있는 추가 시장 기회 의 규모가 약 4억달러로 추정되며, 최근 WorldView-3이 발사되어 0.3 m급 영상을 공급하는 유일한 상용업체가 되었다. 고해상도 영상공급 사업자의 경우 제한된 시간에 보다 높은 품질의 영상을 최 대한 많이 촬영하여 공급하는 것이 이윤을 극대화할 수 있는 방법이므로 해상 도 측면 이외의 다른 성능 향상을 위해서도 많은 기술 발전이 이루어지고 있다. WorldView-3 위성은 최대 1.2 Gbps의 전송속도, 3.5 m의 지리 오차 정확도, 초당 3.5도 이상의 자세제어 기동성 등의 최상급 성능을 구현하고 있다. 2. 시간해상도 향상: 위성군( 衛 星 群 )을 이용한 접근 전략 미래시장에 대한 두 번째 대응 방법으로는 다수의 위성을 이용하는 전략이다. 특 히 최근 등장한 다수의 신규 위성 사업자들은 기존에 시도되지 않은 상용기술을 과감히 사용한 발상의 전환을 통해 위성시장에 있어 커다란 변혁을 일으키고 있 기상기술정책

24 정책초점 지구관측 위성영상을 기반으로 새로운 빅데이터 시장의 성장 기대 다. IT분야와 전자기술의 발전을 적극 활용한 신세대 사업가들의 혁신적인 아이디 어로 과거에는 공상에 머물렀던 성능의 위성들이 현실로 구현되는 결과를 보여주 고 있다. 실시간, 모바일, 동영상, 변화감시 등이 이러한 사업자의 키워드로 볼 수 있을 것이다. 이 기업들은 시간해상도를 더욱 중요하게 여기는 틈새시장을 공략하여 24시간 실시간에 가까운 영상 서비스를 제공하는 것을 기본적인 목표로 하고 있다. 이를 통해 과거에는 생각하지 못했던 지구관측 위성영상을 기반으로 한 새로운 빅데이 터 시장이 성장할 것으로 기대하고 있다. 또한 초고해상도 위성에 대한 보완재로서 활용할 경우 비용을 최소화하면서도 위험을 낮출 수 있으므로 두 가지 서로 다른 개발 방식이 융합될 수 있을 것으로 기대된다. 3. 우리의 저궤도 기상관측위성 개발 전략 우리나라의 경우 현재까지 기술적 기반과 수요기관의 필요성에 따라 공간해상도 를 최대화하는 방향으로 발전해왔다. 하지만 기상위성 탑재체의 경우, 요구되는 기 술적 난이도와 높은 개발 비용으로 인해 하드웨어 기술을 확보하지 못하고 있다. 또 한 고해상도 관측위성에 비해 지속적인 수요 창출과 산업적인 측면에서의 경쟁력 이 문제되어 상대적으로 기술 개발에 대한 투자가 이루어지기 어려운 현실도 있다. 과학적으로 보정되지 않은 기상탑제체는 활용이 거의 불가능하다는 점도 기반 기 술이 부족한 우리나라로서는 개발에 있어 부담스러운 부분이다. 우리나라 정지궤 도위성에 탑재되는 기상탑재체는 이러한 요인에 의해 현재까지 해외에서 구매로 진 행되어 왔다. 향후에도 단기간 내에 이러한 탑재체 기술을 국내에서 자체적으로 확 보하는 것이 기술적으로나 경제적으로 쉽지 않을 것으로 전망된다. 하지만 저궤도 기상관측위성의 경우는 약간 다른 접근방법이 가능할 것으로 판 단된다. 우리가 MetOp 같은 초대형 위성을 개발하는 방식이 아닌 우리나라에서 가 장 필요한 특화된 목적의 소형 기상관측 탑재체를 발사하는 것이 합리적인 방법으 로 여겨진다. 특히 ATMS 같은 탑재체는 85 kg의 무게로 궤도 평균 110 W의 전력 22 Meteorological Technology & Policy

25 관측위성기술의 현황 및 전망 을 소모하고 우리에게 매우 유용한 대기 온 습도 및 기압 정보를 제공해 줄 수 있으 므로 상당히 매력적인 탑재체 후보로 볼 수 있다. 이미 저궤도 지구관측 분야에 있어서 국내 산업체의 역량은 국제시장에서 경쟁 력을 가지고 성과를 창출하고 있다. 저궤도 기상위성의 위성체를 공급할 수 있는 역량은 국내 산업체가 이미 충분히 확보를 했다고 보여진다. ATMS와 유사한 탑재 체를 해외 구매로 진행하되 민간이 위성체를 제작하고 전체 시스템을 조립하여 공 급하는 방식으로 진행한다면 기술적, 사업적인 위험은 높지 않을 것으로 판단된다. 중장기적으로는 구매하는 탑재체를 국산화하는 연구개발 사업을 동시에 진행한다 국내 산업체의 역량은 국제시장에서 경쟁력을 가지고 성과를 창출하고 있다 면 우리나라 위성 산업체의 경쟁력 향상과 과학기술 수준의 향상을 함께 추진할 수 있을 것이라고 확신한다. 정 책 초 점 IV. 결론 앞으로의 지구관측 위성시장은 소수의 고성능 지구관측위성과 다수의 지구관 측 위성군( 衛 星 群 )이 함께 양립하는 모습이 될 것으로 전망된다. 이는 슈퍼컴퓨터 와 일반컴퓨터, 전투기와 일반 비행기와 같이 과거 군사기술이 민간에서 상업화되 는 과정과 매우 유사한 모습이다. 고부가 고성능의 지구관측위성은 해상도 측면이 나 지리정확도 측면에서 지속적으로 최고수준의 성능개선이 이뤄지는 반면, 지구 관측 위성군은 기존에 존재하지 않았던 새로운 목적과 상업적 시장을 중심으로 급 격히 확대해 나갈 것이다. 후자의 위성기술은 1소형화, 2상용기술의 활용, 3대량생산의 방향으로 변화 할 것이다. 특히, 상용제품을 활용한 위성기술과 기존 위성기술의 융합을 통해 위성 기술이 급격히 발전하여, 기존의 성능을 유지하면서도 위성의 크기가 감소하고, 개 발기간이 단축되며, 가격도 크게 하락할 것으로 예상된다. 대신 다수의 위성을 활 용한 다양한 상업적 수요도 크게 증가할 것으로 예상된다. 다수의 사업자들이 경 쟁을 하고 있지만, 새로운 시장에 성공적으로 진입하여 고객이 필요로 하는 성능의 기상기술정책

26 정책초점 탑재체 국산화를 통해 위성산업의 경쟁력 향상 도모 위성군을 경제적으로 신속하게 생산하여 공급할 수 있는 기반을 가진 기업만이 생 존 할 것으로 전망된다. 따라서 우리는 전통적인 방식의 우주기술과 새로운 방식의 상용우주기술을 적절히 활용하여, 위성의 성능을 지속적으로 개선하는 동시에 시 장에서 필요로 하는 다양한 형태의 위성을 대량생산할 수 있는 기술 개발에 노력 을 기울여야 할 것이다. 저궤도 기상위성 개발 전략의 일환으로 우리에게 필요한 기상탑재체 해외 구매를 하더라도 이미 국내 산업계가 충분히 가지고 있는 중소형 위성체 기술을 적극 활용 하여 개발을 한다면 비용과 위험은 낮추면서도 높은 성능의 독자 기상위성을 확보 할 수 있을 것이다. 이와 더불어 탑재체 기술을 국산화하는 노력을 기울인다면 중 장기적으로도 우리의 기술 수준을 높일 수 있을 것이다. 24 Meteorological Technology & Policy

27 정책초점 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 안명환 이화여자대학교 교수 Ⅰ. 소개 Ⅱ. 연구개발용 및 현업위성의 특성분석 Ⅲ. 기상위성의 활용성 Ⅳ. 연구개발용 위성의 활용성 제고 Ⅴ. 요약 및 제언 정 책 초 점 기상위성은 실용성이 가장 강조되는 위성프로그램으로 현업용과 연구개발용 위성으로 크게 분류될 수 있 다. 연구개발용 위성은 고품질 자료생산이 우선시 되는 반면에 현업용 위성은 신속한 자료 제공과 자료의 연속성이 중요하다. 과거에는 이들 위성의 성격이 뚜렷하게 구분되었으나 최근에는 기술 발전 및 기반 확 충으로 현업용 위성의 연구개발 활용 및 연구개발용 위성의 현업활용성이 더욱 강조된다. 연구개발용 위성 이 현업에서 성공적으로 활용되기 위해서는 사전준비와 기반확보가 중요하며, test bed의 적극적인 활용 이 필요하다. 기상기술정책

28 정책초점 위성 프로그램의 추진을 위해서는 경제성 확보 필요 I. 소개 기상위성을 포함한 지구관측위성은 다양한 위성들 중에서 가장 잘 알려진 실용 위성 중의 하나로 개발의 결과물이 실생활에 직접 활용되는 특성을 가진다. 이러한 지구관측위성은 그 목적에 따라 크게 연구개발용과 현업용으로 구분되는데, 전자 는 과학기술발전을 주목적으로, 후자는 일상적인 활용을 주목적으로 한다. 맹목 적인 우주개발시대를 지나, 실용성이 강조되는 최근에는 실용위성뿐 아니라 연구 개발용 위성의 경제성도 프로그램의 추진을 위해서는 확보되어야 하는 중요한 사 전준비사항이 되었다. 기상분야에서의 경제성 분석은 예보정확도 향상에 기여할 수 있는 정도와 예보 정확도 향상이 가져다 줄 직접적 이득을 고려하는 것이 가장 기본적인 절차이다. 예 를 들어 위성에서 관측된 정보를 이용하면 겨울철 기온예보 정확도가 향상되고 이 럴 경우 전력생산 효율성을 높여 어느 정도의 경제적 이득을 기대할 수 있다는 식 이다. 경제적 이득을 현실화하기 위해서는 위성자료를 기상현업에서 활용될 수 있 도록 만들어야만 된다는 의미이다. 따라서 기상위성 프로그램의 합목적성을 확보 하고 잠재적인 이득을 현실화하기 위해서는 생산된 자료와 정보가 기상현업의 활 용성을 높이는 것이 반드시 이루어져야 함을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 지금까지 추진되어온 고품질의 연구개발용 위성자료는 그 프 로그램의 특성상 현업에서 신속하고 광범위하게 사용되지 못했던 것이 사실이었다. 다만, 최근 몇몇 연구개발용 기상위성 개발사례에서는 이들 자료의 효과적인 활용 이 현업업무 개선에 크게 기여하는 것으로 밝혀졌으며, 이에 따라 좀 더 신속한 현 업활용을 위한 노력들이 진행되고 있다. 따라서 여기에서는 현업용 기상위성과 연 구개발용 기상위성의 특성을 분석하고, 기상위성의 현업활용분야를 정리하며, 성 공적인 현업활용이 이루어진 연구개발용 위성프로그램을 분석하여, 앞으로 연구개 발용 기상위성이 좀 더 효과적으로 활용되기 위해 필요한 절차와 방안을 제시하고 자 한다. 26 Meteorological Technology & Policy

29 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 II. 연구개발용 및 현업위성의 특성분석 우선 연구와 현업을 구분하기 위해 NRC (2003)의 정의를 빌리면, 연구활동은 중요한 현상에 대한 과학적 이해를 추구하고, 새로운 분석, 모델링, 관측기술 능력 을 동원하여 특정한 자료를 수집, 검증, 그리고 특성화하여 그 능력을 실증하는 것 이며, 현업활동은 미리 정해진 요구사 연구활동과 현업활동을 지원하는 위성 프로그램은 그 특성을 달리한다 항(정확도, 시간, 그리고 양식과 범위 등)에 맞는 특정한 서비스 또는 산출 물을 정규적이고 신뢰할 수 있게 생산 및 분배하거나, 이들을 다양한 사용자 들(공공, 개인, 학계 등)이 이용할 수 있 도록 만드는 것이다. 이들 분석을 바탕 으로 정리하면, 기본적으로 연구활동 은 새로운 것을 발견, 개발, 실증 하 는 것이며, 현업활동은 신뢰성 있게 정 규적이고 안정적으로 장기적인 활동을 <표 1> 연구개발용과 현업용 기상위성의 주요 이슈에 대한 접근방향 이슈 자료제공의 신속성 중단 없는 자료제공 고 품질 자료제공 접근방향 연구개발용 현업용 필수적 요구사항은 아님 신속한 자료제공이 필수 - 수 시간에서 수개월 - 수 시간 이내 - 자료공개 시기의 유동성 - 즉각적인 자료공개 필수적 요구사항은 아님 - 일시적 중단은 허용 - 자료형식이나 수집방법을 변경하기도 하는 등 유연한 위성 운영 필수적임 - 장기적 안정성을 가지는 검정자료 생산 - 미 확보시 과학적 가치 저하 우선순위 선정 요소 새로운 발견 연속성 필수적임 - 안정적 자료제공을 위해서는 반드시 필요 - 이중화, 교체위성 조기발사 등 다양한 방법 동원 중요한 요소 - 화소간의 안정성이 확보된 검정자료 생산 - 미 확보시 산출물 가치 저하 정 책 초 점 유지하는 것으로 특징지을 수 있다. 따라서 연구활동과 현업활동을 지원하는 위성 프로그램도 그 특성을 달리하며, 특히 두 활동의 최종목적이 다를 수 있으므로, 이를 지원하는 시스템분야에서 많 은 차이가 존재한다. 지금까지 진행된 현업용과 연구개발용 위성 프로그램들을 분 석해보면, 각 이슈별로 중요한 특성 차이가 존재하며 이를 정리하여 <표 1>과 같이 나타낼 수 있다. 도출된 주요 이슈들로는 자료 제공의 신속성, 중단 없는 자료 제공, 고품질 자료 제공, 그리고 우선순위 선정 요소 등이 있다. 물론, 프로그램을 추진하 는 입장에서는 위성의 성격에 관계없이 가장 이상적인 방향을 추구하는 것이 당 연해 보인다. 예를 들어 어느 프로그램이나 가능하다면 빠르게, 중단 없이, 오랫동 안, 고품질의 자료를 최소의 위험으로 제공하는 것이 이상적일 것이다. 그렇지만, 기상기술정책

30 정책초점 두 프로그램의 특성 차이를 만족시키기 위해서는 기술적 정책적 측면에서 다르게 접근해야 한다 여러 가지 현실적인 문제로 모든 이슈를 이상적으로만 선택할 수 없는 것이 사실이 다. 프로그램의 성격에 따라 각 이슈에 대해 부여하는 경중이 달라지며, 이에 따라 연구개발용과 현업용의 성격이 달라질 수밖에 없는 것이 현실이다. 두 프로그램의 특성 차이를 만족시키기 위해서는 기술적 및 정책적 측면에서 다르게 접근할 수밖 에 없으며, 이들에 대해서 다음과 같이 간단히 정리할 수 있을 것이다. 우선, 생산된 자료를 신속하게 제공하기 위해서 현업용 기상위성은 모든 가능 한 기술적 방법을 동원하고 있다. 가장 잘 알려진 방법으로는 위성에 실시간 방 송장비를 탑재하여(가장 최초의 실시간방송 기능인 APT (Automatic Picture Transmission)부터 시작) 관측한 자료를 실시간으로 제공하는 기능이 있다. 지상 에서는 위성방송 수신시스템만 준비할 경우 위성을 보유하지 않은 기관들에서도 실시간 위성관측자료를 확보할 수 있었다. 이외에도 정지궤도위성을 이용한 극궤도 위성자료의 분배, 위성운영국가의 지상수신국뿐 아니라 다른 나라의 수신국을 활 용한 위성 저장자료의 다운로드 및 분배, 실시간 수신 자료의 국가간 및 지역간 교 환과 같은 다양한 방법이 동원되고 있다. 반면, 대부분의 연구개발용 위성은 실시 간 방송 기능이 없으며, 대부분의 자료는 위성운영 기관에서 다운로드 받은 후 처 리하여 온라인이나 테이프, CD 등과 같은 저장매체를 이용하여 제공하고 있다. 다 만, NASA의 EOS (Earth Observation Satellite) 시리즈 중 Terra와 Aqua의 경우 에는 대용량 자료 제공 기술을 시험하기 위한 실시간 X-band 안테나가 탑재되었 다. 이를 통해 현업활용 가능성이 높은 일부 센서자료의 실시간 제공이 이루어지 고 있으며, 이와 같은 개념은 최근의 NPP-Suomi 프로그램에서 그 실용성이 다시 한 번 증명되고 있다. 위성발사이후의 자료공개 시기도 연구개발용과 현업용은 큰 차이를 보인다. 예를 들면, 현업용의 경우에는 궤도상시험(In Orbit Test)의 종료와 함께 즉각적으로 자 료를 공개하여 모든 사용자들이 자료를 활용할 수 있도록 서비스한다. 시리즈의 최 초 위성은 IOT 기간이 상당히 소요되지만, 이후의 위성들은 IOT 기간도 최소화하 여 최대한 빠른 시일 내에 자료가 제공될 수 있도록 한다. 반면, 연구개발용의 경우 28 Meteorological Technology & Policy

31 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 에는 자료제공 시기에 많은 차이가 있다. 예를 들면, 어떤 경우에는 위성이 발사된 후 2년 동안은 프로그램에 참여하는 과학자들만이 자료를 활용하도록 허용하거나, 또는 자료는 제공하더라도 자료를 이용한 연구결과를 일정기간동안 발표하지 못하 도록 하는 등의 정책을 취하기도 하였다. 현업적 측면에서는 받아들이기 어려운 정 책이지만, 새로운 아이디어나 기술을 시험하기 위한 연구개발용 위성의 특성으로 볼 때는 받아들일 수 있는 정책이다. 새로운 아이디어에 대한 지적활동을 보호하거 나 새롭게 적용된 기술과 자료의 품질을 실증하여 정확한 자료를 제공하기 위한 노 력의 일환으로 이해할 수 있기 때문이다. 현업용 위성은 신속한 자료 제공과 자료의 연속성이 필요하다 그 다음으로는 중단 없는 자료제공에 관한 부분이다. 현업용 위성의 경우 신속한 자료제공 만큼이나 중요한 특성이 자료제공의 연속성이다. 이는 위성자료가 다른 정 책 초 점 기상업무 시스템의 입력자료로 이용되는 경우가 많기 때문에, 이들 시스템의 안정 적이고 정규적인 현업운영을 위해서는 반드시 확보되어야 할 요소가 된다. 이를 확 보하기 위한 다양한 기술적 및 정책적 수단이 동원된다. 정책적으로 현업용 기상위 성은 예상 가능한 위험을 최소화하기 위한 전략을 수립하고, 필요시 대체위성을 즉 각 발사할 수 있는 장기전략을 수립하며, 필요시에는 백업 위성을 미리 발사하여 궤 도상에서 준비시키도록 하며, 백업 위성을 확보하기 위한 국제협력을 추진하는 등 의 방법을 동원한다. 기술적으로는 주요 부품(우주 시스템 및 지상 시스템)을 이중 화시켜 백업체계를 마련하고 자료 단속을 최소화하기 위한 위성운영 일정을 조정 하는 등의 다양한 방법을 적용한다. 반면 연구개발용의 경우에는 일시적인 자료중 단은 언제나 발생할 수 있는 일이며, 이를 최소화하기 위해 노력은 하지만, 이를 위 해 과도한 비용이나 일정을 추가 지불하는 등의 기술적 및 정책적 방법을 동원하지 는 않는다. 예를 들어 현업용의 경우에는 자료처리시스템이 항상 이중화되어 한 시 스템이 중단되더라도 다른 시스템을 가동하여 중단 없는 자료처리가 이루어지도록 한다. 그러나 연구개발용의 경우에는 주로 단일시스템을 이용하기 때문에 시스템에 문제가 발생하거나 개선이 필요한 경우에는 일시적으로 자료처리 및 제공을 중단 하기도 한다. 위성에도 핵심 부품을 제외하고는 이중화를 최소화하여 추가적인 부 기상기술정책

32 정책초점 연구개발용 위성은 고품질 자료생산이 가장 우선시 된다 담을 없애기 위해 노력한다. 현업용 위성들이 신속성과 연속성을 최우선시 한다면, 연구개발용에서 가장 높 은 우선순위는 고품질 자료생산에 있을 것이다. 새로운 기술을 시험하는 가장 중요 한 이유가 자료의 품질을 높이기 위한 것이며, 새로운 것을 발견하기 위해서도 높 은 품질의 자료가 필요하다. 그렇지만 위성자료의 품질은 다양한 요소에 의해 결정 되므로 위성의 임무에 따라 강조되는 자료 품질요소가 달라진다. 예를 들어 급격 하게 변하는 현상을 관측하기 위해서는 시간해상도가 다른 요소보다 가장 중요한 반면, 변화가 늦은 현상은 공간해상도가 자료 품질에 더 중요한 요소가 될 수 있다. 문제는 위성관측의 본질상 품질을 결정하는 각 요소들이 독립적인 것이 아니라 상 호간의 밀접한 연관성을 가진다는 것이다. 즉, 같은 투자비용으로 모든 요소를 다 개선시키기는 어렵기 때문에 프로그램의 특성에 따라 중점요소를 달리할 수밖에 없으며, 이 과정에서 현업용 위성의 특성과는 크게 다른 결정이 내려지기도 한다. 마지막으로, 현업용과 연구개발용 위성의 규격이나 프로그램을 결정하는 과정에 서 적용되는 우선순위도 차이가 있다. 현업용의 경우에는 안정적인 운영특성을 반 영하여 가능한 시스템이나 자료의 연속성을 확보할 수 있는 방향이 높은 우선순 위를 차지한다. 따라서 동일하거나 유사한 탑재체나 위성본체 기술이 최근의 기술 에 비해 그 성능이 떨어짐에도 불구하고 장기간 사용되는 경우가 허다하게 발생한 다. 예를 들어, NOAA의 POES (Polar Orbiting Environmental Satellite)에 탑재 된 AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer)은 최소한의 규격변경 (관측 채널수가 4개에서 6개로 증가)으로 1978년부터 30년 이상 활용되고 있으며, GOES에 탑재된 Imager의 경우에도 거의 동일한 규격으로(관측 파장대 일부 변경 및 지상해상도 증가) 1994년부터 25년 이상 활용되고 있다. 반면, 연구개발용의 경 우에는 동일한 체계를 반복하지 않은 것이 높은 우선순위를 차지한다. 이는 기본적 으로 연구개발용은 새로운 기술, 새로운 발견, 새로운 방법 등과 같이 이전과는 다 른 시스템이나 규격을 적용하여 실증하는 것이 목적이기 때문이다. 또한, 하나의 프로그램에서 발견된 사실을 기초로 새로운 사실을 밝히기 위해서는 많은 경우 추 30 Meteorological Technology & Policy

33 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 가적인 시스템 규격을 필요로 하기 때문이기도 하다. 초기 EOS 프로그램의 계획단 계에서는 동일한 위성을 시리즈로 운영할 계획이었지만, 곧바로 계획은 수정된 것 이 좋은 예가 된다. 연속적인 자료 확보가 국가적으로도 필요하지만 현업위성에서 수요를 만족시키지 못할 경우에는 연속성이 연구개발위성에서도 중요한 우선순위 가 되기도 하였다. 대기 중의 오존총량 관측을 위한 TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer)가 좋은 예인데, Nimbus 7호에 처음으로 탑재된 TOMS는 이후 러 시아의 Meteor, NASA의 EP (Earth Probe) TOMS, 그리고 Aura에 OMI (Ozone Monitoring Instrument)의 형태로 탑재되어 1978년부터 현재까지 연속적인 자료 연구개발용 위성의 경우 필요한 경우에는 현업적 요소를 확보할 수 있다 를 확보할 수 있도록 하였다. 따라서, 연구개발용 위성의 경우에도 필요한 경우에는 현업적 요소를 확보할 수 있으며, 이와 같은 특성은 현업활용 가능성을 높이는 데 정 책 초 점 크게 기여할 수 있는 부분이 된다. 이상의 특성을 종합하면 현업용 기상위성의 기본정책은 최고의 품질이 아니더라 도 정해진 규격에 따라 신속하게 일정한 품질의 자료를 중단없이 생산할 수 있도록 최소의 위험을 감수하는 방향의 정책적, 기술적 방법을 동원한다. 반면, 연구개발용 은 정보나 자료의 신속한 제공보다는 장기간 동안 높은 가치의 안정적인 고품질 자 료를 생산하기 위해 유연하고 정밀한 위성개발 및 운영을 추진하며, 이를 통해 과학 적인 새로운 발견이나 이해에 도움을 줄 수 있도록 하는 것이 가장 중요한 특성이다. III. 기상위성의 활용성 최초의 기상위성인 TIROS 1호가 1960년 4월 1일 성공적으로 발사된 당시만 하 더라도 기상위성의 기상현업에서의 활용성에 대해서는 많은 사람들이 큰 기대를 걸지 않았던 것도 사실이다. 그러나 TIROS 1호에서 생산된 구름영상이 기상현업에 서 활용될 수 있음이 입증되면서 현업용 기상위성 프로그램에 대한 수요가 현실화 되었고, 이 수요를 반영하기 위한 현업용 기상위성 프로그램이 신속하게 진행될 수 있었다. TIROS 시리즈의 위성자료는 주로 카메라에서 찍은 영상을 이용하여 구름 기상기술정책

34 정책초점 기상위성 관측 자료의 기간이 30년 이상 되면서 기후자료로서의 활용가치도 높아졌다 을 분석하거나 기상현상(대표적으로 허리케인, 폭풍우 등과 같은 악기상)을 탐지하 여 단시간 기상예보에 활용된 것이었다. 이후의 기상위성도 이런 요구사항을 만족 시키기 위해 주로 카메라 또는 영상을 얻을 수 있는 복사계를 탑재하였다. 그러나 전통적인 기상학 분야에서는 정확한 기상예보를 위한 대기의 초기정보(즉, 3차원 바람, 온도, 습도 등)가 필요하였고, 위성에서 이들 정보가 제공되지 않는다면 위성 자료의 활용성은 제한적일 수밖에 없었다. 이를 만족시키기 위해, 1969년 4월에 발 사된 Nimbus 3호에는 연직 온 습도 자료를 생산할 수 있는 최초의 탐측기(SIRS 및 IRIS)가 탑재되었다. 이 탐측기를 이용하여 온도, 수증기, 그리고 오존의 연직분포 가 생산되면서 수치예보에의 활용 가능성도 확보되었다. 또한, 기상위성자료의 관 측기간이 30년 이상 되면서 기후자료로서의 활용가치도 높아지고 있다. 따라서, 기 상위성의 기본적인 활용 분야는 단기예보, 수치예보, 그리고 기후분야에 있으며, 이 들에 대한 활용성은 다음과 같이 정리될 수 있다. 우선, 기상위성자료가 최초로 기상예보에 활용된 것은 TV 카메라에서 찍은 구 름영상을 기상학자들이 수작업으로 분석하여 만들어진 구름정보였다. 또한, 이들 구름영상에서 쉽게 발견되는 허리케인과 같은 특이현상들도 단시간 예보에 직접적 으로 활용되었다. 정지궤도인 ATS (Advanced Technology Satellite) 1호가 발사 되면서는 같은 지역을 연속적으로 촬영할 수 있게 되었고, 이들 연속영상을 이용하 여 만들어진 동영상뿐 아니라 구름이동 벡터와 같은 정량적인 자료도 일기예보 현 업에 활용되기 시작하였다. 이후에는 카메라가 아닌 복사계가 주 탑재체로 자리 잡 으면서 정성적인 구름영상뿐 아니라 알고리즘을 통해 만들어지는 다양한 정량적인 산출물 자료가 활용되기 시작하였다. 또한, 다양한 파장대 관측이 가능하게 되면 서 합성영상도 활용되기 시작하였다. 이들 자료는 단기예보뿐 아니라 방송매체, 일 반 국민 등에게도 직접 제공되므로 그 활용가치도 높아지게 되었다. 현재 제공되는 대표적인 자료들로는 전통적인 정보인 구름특성(형태, 운정고도, 운정온도, 대류활 동 등), 정지궤도 및 극궤도의 적외 및 마이크로파 영상에서 생산되는 태풍의 위치 와 강도에 대한 정보, 적외 및 마이크로파 복사계를 이용한 강우강도 정보, 탐측기 32 Meteorological Technology & Policy

35 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 자료에서 생산된 연직온습도 자료를 이용한 대기의 안정도(특히, GOES 탐측기를 이용한 시공간 고해상도 자료) 및 수증기 정보, 정지 및 극궤도 위성에서 탐지한 다 양한 특이현상들(안개, 황사, 화산재, 산불, 적설/해빙 등), 표면온도, 대기이동벡터 등이 있다. 앞으로 개발될 현업용 기상위성들은 이들 정보를 좀 더 정확하고 신속하 게 제공할 수 있는 기능을 강화할 뿐 아니라, 새로운 수요를 만족시킬 수 있는 추가 적인 기능을 확보하는 방향으로 발전할 것이다. 최근 수치예보 모델의 입력자료 중에서 위성자료가 차지하는 중요성을 감안하면 위성자료가 오래전부터 수치예보 모델에서 사용되었을 것으로 짐작할 수 있다. 그 위성자료를 수치예보 모델에 입력하기 위해 많은 과제 해결 렇지만, 1969년 Nimbus 3호에 탑재된 탐측기의 가능성이 입증된 이후 현업수치예 보 모델에서 탐측기 자료가 본격적으로 사용되기 시작한 1995년까지는 25년 이상 정 책 초 점 의 세월이 소요되었다. 수치모델의 안정화, 위성자료에 대한 이해부족, 활용을 위한 과학적, 수학적 기반 부족 및 이에 따른 모델개발 지연 등 다양한 이유가 복합적으 로 작용하였기 때문이었다. 1954년 수치모델이 도입된 이후, 모델 결과가 예보를 위 한 하나의 도구로 인정받기 시작한 것은 80년대 중반에 이르러서야 가능해질 정도 로 수치예보 모델 자체의 해결과제도 많았었다. 이 과정에서 많은 부분이 슈퍼컴퓨 터의 활용과 함께 해결되었지만 관측자료의 부족에 따른 정확도 저하 문제는 여전 한 숙제로 남아있었다. 특히, 지구의 70%를 차지하는 해양과 육지가 거의 없는 남반 구에서의 자료공백은 3일 이상의 수치예보를 불가능하게 만들었다. 이를 해결해 줄 수 있는 가능성이 위성에서 발견되었고 즉각적으로 이를 활용하기 위한 시도가 있 었다. 극궤도위성에서 산출된 고해상도 해수면온도, 해상풍, 정지궤도위성에서 만 들어진 구름 및 수증기 이동벡터 자료 등은 자료가 생산된 후 비교적 신속하게 수치 예보에서 활용되었다. 그러나 막상 위성의 탐측기에서 산출된 대기의 3차원 온습도 자료의 활용은 더디게 진행되었다. Nimbus 3호 후속 위성들에서는 적외뿐 아니라 마이크로파 영역을 관측하는 탐측기도 탑재되어 구름이 있는 지역에서도 연직분 포를 산출할 수 있게 되었다. 최초의 현업용 극궤도 기상위성인 TIROS-N 시리즈부 터는 적외와 마이크로파 센서로 이루어지는 TOVS (TIROS Operational Vertical 기상기술정책

36 정책초점 새로운 하드웨어를 확보하는 동시에 자료를 활용하는 기술개발도 추진해야 한다 Sounding)로 현업 탐측시스템을 구축하였다. TOVS에서 생산된 연직 온습도 자료 는 전통적인 관측방법인 레윈 존데 자료와 비교하여 상당히 정확하였지만, 수치예 보 모델에 적용되었을 경우에는 기대한 효과보다 현업예보에 미치는 영향이 훨씬 낮아 현업 수치예보 모델에서의 활용성이 제한적이었다. 이들 탐측기 자료는 관측 된 복사휘도를 직접 활용하는 자료동화기술이 적용되면서 본격적으로 그 가치를 인정받기 시작하였다. 지난 수십 년간 향상된 기상예보의 정확도는 수치예보 모델 의 정확도 개선과 그 궤를 같이하였으며, 앞으로도 기상예보에서의 수치예보 모델 의 역할은 더욱 강화될 것으로 기대된다. 또한 수치예보를 위해 사용되는 위성정보 의 중요성도 지속적으로 증가될 것이다. 따라서 다양한 방법으로 수치예보에서 요 구되는 위성자료를 제공할 수 있는 역량을 증가시키는 것이 수치예보를 개선할 뿐 아니라 단기예보에도 도움을 줄 것이다. 역량을 증가시키기 위해서는 새로운 성능 의 위성 및 탑재체를 확보하는 방법(예를 들어 지금은 극궤도위성에만 탑재되는 탐 측기를 정지궤도에 탑재하여 지역모델의 초기화를 지원)에서부터 생산되는 자료의 효율성을 높이는 활동까지 다양한 방법을 동원할 수 있다. 모델에 활용되지 못하는 98% 이상의 위성자료에는 구름의 영향을 받은 자료, 육상에서의 마이크로파 탐측 기 자료, 중복자료 등이 포함되어 있다. 따라서 새로운 하드웨어를 확보하는 노력 못 지않게 기존의 자료를 최대한 활용하는 기술 개발도 추진해야 한다. 마지막으로 기후분야에서의 활용이다. 지구의 탄생 이후 지구의 기후는 자연 적인 원인으로 지속적인 변화를 경험해왔다. 산업화 이후 그 변화정도는 21세기 에 인류가 해결해야 할 가장 큰 문제로 기후변화가 꼽힐 정도로 심각해졌다. 이 제는 과학적 이슈가 아니라 국가안보와 미래가 달린 심각한 문제가 되었다(CNA Corporation, 2007). 미국의 기후변화 과학 프로그램의 5가지 목표에서도 잘 나타 난 것처럼 기후분야의 과학적 활동은 크게 기후현상의 이해, 감시, 그리고 예측으 로 나눌 수 있다. 위성을 이용한 지구시스템의 관측은 이들 주요활동의 모든 부분 에서 핵심적인 역할을 담당할 수 있는 잠재력을 가진다. 우선 현상의 이해를 위해 서는 체계적이고 종합적인 관측이 필요한데, 이를 위한 대표적인 프로그램이 NASA 34 Meteorological Technology & Policy

37 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 에서 추진하는 EOS 프로그램이다. 기후변화 및 변동성을 감시하기 위해서는 전지 구의 일관된 장기 관측 자료가 필수적이다. 유사한 탑재체를 장기간 활용하는 현 업용 기상위성은 이를 만족시킬 수 있는 높은 잠재력을 가진다. 마지막으로 변화 와 변동성을 예측하기 위해서는 기후모델이 필요하며, 기후모델의 초기자료 및 모 델의 예측 결과를 검증하기 위한 종합자료도 위성을 통해 얻을 수 있다. 이들 중 현 업용 기상위성은 감시와 예측분야에 직접 활용될 수 있으며 이해 분야에도 일부 적 용이 가능하다. 그럼에도 불구하고 기후분야 연구를 위한 가장 기본인 기후요소 의 안정적이고, 정확한, 장기관측자료(NRC, 2007)를 현업용 기상위성에서 만들어 탑재 센서의 정밀한 검정을 통해 오차 특성을 파악해야 한다 내지 못하는 것도 사실이다. 이는 현업용 기상위성이 가지는 더 긴급한 목적의 기 상예보 지원이 현업용 프로그램의 모든 측면에서 우선시되기 때문이다. 이런 방 정 책 초 점 향이 정책적으로 가장 극명하게 드러난 경우가 NPOESS (National Polar orbiting Operational Environmental Satellite System) 프로그램의 구조조정 과정에서 기 후분야 활용을 위한 센서들을 취소하기로 결정한 사례이다(NRC, 2008). 기술적 인 측면에서도 현업용 기상위성의 기후분야 활용성을 제한하는 요소가 있는데, 가 장 큰 원인은 기상예보와 기후분야 연구의 자료 품질관리 및 검정특성에 대한 요구 사항이 다르기 때문이다. 두 분야 모두 안정적이고 장기적인 자료생산은 필수적으 로 요구된다. 그렇지만 오랜 시간 동안 미세하게 변하는 기후요소를 찾아내기 위해 서는 일관된 품질의 장기적인 자료를 만드는 것이 가장 중요한 반면, 기상예보에서 는 장기적인 자료의 일관성보다는 개개의 시스템이 가지는 일관성과 정확도가 더 욱 중요하며, 이에 따라 이를 지원하기 위한 활동들에서도 차이가 난다. 기후분야 연구에 필요한 품질의 일관성 유지를 위해 탑재센서의 정밀한 검정을 통해 관측자 료의 시간에 따른 오차특성 파악이 필요하며, 이를 위해 센서간 비교관측, 위성자 료와 현장관측자료와의 비교, 장기자료의 재처리, 모델을 이용한 재분석 및 비교를 통한 분석 등과 같은 활동이 필요하지만, 기상예보를 위해서는 센서자체의 절대 정 확도 확보를 위한 활동이 주를 이룬다. 마찬가지로 같은 규격의 센서가 다른 위성 에 탑재될 경우에는 두 위성을 이용한 중복관측이 요구되지만, 기후분야 활용을 기상기술정책

38 정책초점 기상예보에서는 새로운 센서의 특성 파악이 우선시된다 위해서는 이 중복관측을 통해 각 센서의 특성 파악뿐 아니라 두 센서의 특성 차이 를 파악해야 한다. 비록 규격이 같지만 제작 및 발사과정에서 발생하는 차이로 자 료의 특성이 변할 수 있기 때문이다. 반면, 기상예보에서는 새로운 센서 자체가 보 이는 특성 파악이 우선시 된다. 다행히 기후분야의 중요성이 증대되면서 현업용 기 상위성을 활용하기 위한 다각적인 노력이 진행되고 있다. NPOESS에 NASA에서 활 용하였던 기후센서를 탑재하여 자료의 연속성을 확보하기로 결정한 것을 비롯하 여, POES 과거자료들을 새로운 센서 검정 정보를 이용하여 재처리 하는 작업 및 전 세계 현업용 기상위성을 위성간의 비교를 통한 현업용 검정 방식을 적용하여 일 관성 있는 전지구 관측자료를 만들기 위한 노력 등이 진행되고 있다. 국제적으로 도 WMO를 중심으로 Sustained, Co-Ordinated Processing of Environmental Satellite Data for Climate Monitoring (SCOPE-CM) 프로그램을 구축하여 기후 요소와 관련되는 고품질 위성자료를 지속적으로 제공할 수 있는 연계망을 확보하 기 위해 노력하고 있다. IV. 연구개발용 위성의 활용성 제고 앞에서 소개한 현업용과 연구개발용 위성의 특성 차이 때문에 고품질의 많은 연 구개발용 위성자료가 현업에서 활용되지 못한 사례가 허다하였다. 다행히 최근 들 어서 다양한 연구개발용 위성들이 성공적으로 현업에서 활용되면서, 향후 발사될 연구개발용 위성의 활용성을 제고하기 위한 다양한 방법이 고려되고 있다. 연구개 발용 위성자료 중 현업에서 활용 가능한 부분은 다른 자료에 비해 사용자에게 더 빨리 제공할 수 있는 체계를 만드는 가장 간단한 방법에서부터, 사용된 센서를 현 업위성에 탑재하는 정책을 합의하는 것과 같은 체계적인 프로그램 개발 방안까지 적용되고 있다. 이는 국가 연구개발 예산이 투입된 연구개발용 위성의 가치를 최대 한 신속하게 실현하기 위해서는 최대한 빨리 효과적으로 현업에서 활용하는 것이 최선의 방법임을 고려하면 당연한 정책방향이라 할 수 있다. 활용성을 높이기 위 36 Meteorological Technology & Policy

39 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 해 논리적으로 가장 간단한 방법은 연구개발용 위성에 현업에서 필요로 하는 요소 를 추가하는 것이다. 예를 들어 위성의 중단 없는 관측을 위해 주요 부품의 백업시 스템을 확보하거나, 신속한 자료제공을 위해 실시간 방송기능을 추가하거나, 초고 속 통신망을 활용하는 등의 방안을 강구할 수 있다. 그렇지만 이와 같은 추가적인 요구사항을 반영하는 것은 연구개발용 위성의 성격을 모호하게 만들 가능성도 높 고, 추가예산도 요구되므로 연구개발용이라는 본연의 임무가 제약받을 수도 있다. 따라서 가상 현실적인 방법은 주어진 규격 또는 최소의 변경으로 연구개발용 위성 의 현업활용성을 제고하기 위한 노력이 필요하다. 따라서, 여기에서는 이를 위해 이 연구개발용 위성의 현업활용성을 제고하기 위한 노력이 필요하다 전의 사례들을 정리하고, 이들 사례들을 분석하여 성공과 실패 프로그램의 특성 을 파악하여 연구개발용 위성 프로그램의 현업활용 가능성을 높이기 위한 방향을 정 책 초 점 제언하고자 한다. 우선, 지금까지 진행된 연구개발용 프로그램의 성공 및 실패사례들을 분석한 결 과, 대표적인 사례를 발굴할 수 있으며, 이 사례들이 가지는 공통점을 분석함으로 써 그 특징을 파악할 수 있을 것으로 판단된다. 가장 대표적인 성공사례의 하나로 는 Aqua에 탑재된 고분광분해능(Hyperspectral) AIRS (Atomspheric Infrared Sounder)가 있다. AIRS는 기존 현업용 탐측기 HIRS (High resolution InfraRed Sounder)에 비해 월등히 많은 채널수(18대 2378)와 잘 알려진 자료의 오차특성, 그리고 현업활용 기관에서의 충분한 사전준비, 수집된 자료의 준실시간 분배로 위 성이 발사된 후 1년도 안되어 현업수치모델의 입력 자료로 활용될 수 있게 되었다. 반면, 대표적인 실패사례로는 TRMM (Tropical Rainfall Measurement Mission) 위성에 탑재된 LM (Lightning Mapper)이 있는데, 이는 충분한 현업적 활용가치가 입증되었음에도 불구하고 후속위성 프로그램이 존재하지 못한 대표적인 사례이다. 성공 및 실패 사례가 가지는 공통점들을 분석한 결과 크게 자료, 의사소통, 활용기 반 측면에서의 요인들로 정리될 수 있을 것이다. 우선, 자료 측면에서는 현업에서 활용된 연구개발용 위성의 자료들은 모두 고품 질의 자료가 실시간 또는 준실시간으로 안정적이고 장기적으로 제공되었다는 특징 기상기술정책

40 정책초점 고품질의 자료가 실시간으로 안정적이고 장기적으로 제공될 때 이 있다. 여러 가지 이유로 현업기상예보에서는 필요하지만 현업용 기상위성에서는 현업에 활용 가능 제공되지 못하는 자료들이 있다. 예를 들어 산란계에서 생산되는 해상풍, AIRS의 고분광분해능 복사휘도, TRMM의 고분해능 강우강도 등은 있으면 좋지만 없는 자료들이었기 때문에, 이들이 생산될 경우에는 현업에서 즉시 활용될 가능성이 높 았다. 자료의 품질 못지않게 신속한 자료제공도 중요한데, 이들 자료들은 모두 실시 간 또는 준실시간으로 사용자들에게 제공되었다. 각 위성의 운영센터에서는 수신 하여 처리된 자료를 사용자가 원하는 수준의 자료가 생산되자마자 곧바로 전달할 수 있는 체계를 구축하였다. 자료 제공방법도 다양화하여 주사용자의 기상통신망 에 의한 전 세계 분배뿐 아니라 각 센터에 등록된 사용자들은 이들 프로그램의 자 료관리시스템에 직접 접속하여 준실시간 자료를 확보할 수 있도록 하였다. 추가적 으로 현업에서의 자료 활용성이 증명된 프로그램들은 후속 프로그램이 정상적으 로 운영되기 전까지는 최대한 중단 없는 자료제공을 위해 추가적인 비용을 감수하 면서 임무를 연장 운영하기도 하였다(NRC, 2005). 연구개발 프로그램 자료를 현업에서 활용하는 데 가장 큰 걸림돌 중의 하나가 연 속적인 자료제공에 대한 불확실성이다. 많은 연구개발 프로그램은 같은 기술을 두 번 이상 적용하지 않는 것이 기본이기 때문이다. 그러나 이제는 이 문제 때문에 현 업 활용성이 떨어지지는 않을 것으로 기대된다. 우주개발이 어느 한 국가의 몫이 아니라 많은 나라들이 참여하고 있는 현실과 하나의 연구개발 프로그램이 성공할 경우 다른 나라들에서도 적극적으로 후속 프로그램을 만드는 환경이 조성되어 대 체자료의 확보가 가능하기 때문이다. AIRS가 성공적으로 현업에서 활용되면서(실 제로는 활용될 가능성이 높아 보이면서) 유럽의 현업 극궤도위성인 Metop에 유사 한 자료를 생산할 수 있는 새로운 센서인 IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer)가 탑재된 경우가 좋은 예이다. 또한, 연구개발용인 해양고도계 자 료생산이 중단될 가능성이 제기되면서, NOAA와 유럽의 EUMETSAT이 준영구적 인 연구개발 프로그램인 Jason 프로그램을 공동으로 추진하는 것도 좋은 예이다. 다음으로는 성공한 프로그램들은 모두 현업과 연구개발 사이에 의사소통이 적극 38 Meteorological Technology & Policy

41 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 적으로 이루어졌다. 프로그램의 준비, 기반구축 및 자료가 생산되어 현업에서 활용 되는 단계까지 전 단계에서 두 팀의 적극적인 정보와 의견 교환이 있었다. AVHRR 의 개발과정에서 현업과 연구개발팀이 고해상도 영상기의 판촉을 위한 활동을 벌 인 점, 해양고도계의 복잡한 사용자 요구사항을 정리하기 위한 논의들, TRMM 운 영연장을 위한 현업요구사항 검토 등에서와 같이 적극적인 의사소통은 두 팀간의 잠재적인 마찰을 해결해줄 뿐만 아니라 프로그램의 방향을 결정하는 데에도 중요 한 역할을 하였다. 특히, 적극적인 의사소통은 연구개발자들이 현업사용자들의 요 구사항에 대한 이해도가 높아졌고, 현업사용자들은 프로그램에 대한 이해도를 높 성공한 프로그램들은 모두 현업과 연구개발 사이에 의사소통이 적극적으로 이루어졌다 일 수 있었으며, 자료활용 결과에 대한 피드백을 통해 프로그램운영의 개선뿐 아니 라 효율적인 후속프로그램 계획을 수립할 수 있었다. 현업사용자들의 요구사항이 정 책 초 점 더 잘 이해되면서 연구개발용 프로그램임에도 불구하고 이들의 요구사항이 더 효 과적으로 반영될 수 있었다. 기본적으로 연구개발 프로그램은 어느 정도의 유연성 을 가지고 있으며, 프로그램이 현업에서 활용될 가능성이 있다면 이를 지원할 수 있는 방안을 고려할 수 있다. 예를 들어 DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) 5D를 개발할 당시에는 시스템 예비설계 단계에서 사용자들을 직접 방 문하면서 사용자들이 필요로 하는 것이 기존의 일기도와 유사한 위성정보라는 요 구사항을 수렴하여 개발과정에서 이를 반영하여 전체적인 프로그램 성공을 이끌 수 있었다. 또한, SSM/I의 개발과정에서는 발사 이전에 자료활용계획을 수립하였으 며, 사용자를 지원하기 위한 책임과 예산을 개발과정에 분담시켜 사용자 요구사항 이 개발과정에서 분명하게 반영될 수 있도록 하였다. 현업운영의 입장에서는 가능 한 정해진 연구개발용 위성의 규격을 있는 그대로 받아들인 상태에서 현업 활용을 위한 최선의 방안을 도출하는 것이 필요하다. 이는 프로그램 초기부터 적극적으로 참여하여 생산될 자료의 특성을 더 빨리, 잘 이해함으로써 가능하다. 이를 통해 생 산될 자료의 가치평가, 활용을 위한 기반구축, 자료제공 지연 및 중단과 같은 비상 시의 백업계획 구축 등이 이루어졌다. 예상되는 자료의 가치평가가 높을 경우에는 활용을 준비하는 과정에 직접적인 도움을 줄 뿐 아니라 개발자들에게도 도움을 줄 기상기술정책

42 정책초점 연구개발용 위성의 현업활용을 위해서는 연구개발과정에서의 수 있었다. 고해상도 영상기의 개발과정에서 개발예산이 부족한 상황에서 자료의 피드백이 중요하다 가치가 인정되어 사용자가 개발예산의 일부를 지원하기도 한 것이 좋은 예이다. 자 료가 실제로 생산되어 활용되는 과정에서도 두 팀의 적극적인 의사소통이 절대적 으로 요구된다. 연구개발용 위성이 제한적인 상황에서 최선의 답을 찾기 위한 것이 라면, 현업용 위성은 모든 경우의 수를 다루게 된다. 따라서 연구개발용 자료가 현 업에서 사용되기 시작하면 그 결과를 연구개발팀에게 피드백하는 것이 서로를 위 해 중요하다. 현업에서는 연구개발과정에서 예상하지 못한 결과가 발생할 가능성 이 농후하기 때문이다. 현업에서 이런 결과를 비정상적인 자료로 치부해 버리고 피 드백이 없게 되면 더 이상의 발전은 없다. 비정상적인 결과는 연구개발의 중요한 주 제가 되기 때문이다. AIRS의 예에서와 같이 생산된 자료가 현업시스템에서 신속하 게 사용되면서 그 효과가 즉각적으로 연구개발팀으로 전달되어 센서 및 자료의 성 능평가, 실시간 검정시스템의 개선 등에도 도움을 준 경우와 TRMM의 경우에는 설 계 과정에서부터 현업분야가 참여하여 현업모델을 이용한 신속한 실험이 가능했 던 것이 좋은 예들이다. 마지막으로 현업활용 가능성이 인지된 이후에는 활용을 위한 기반확보가 중요하 였다. 여기에는 기술적 측면과 프로그램 관리 측면이 있다. 기술적으로 가장 중요한 것은 자료 제공시 신속한 현업활용이 가능하도록 제반 기술을 사전에 준비하는 것 이며, 관리 측면에서는 준비절차의 공식화, 요구되는 인적, 물적 재원의 확보, 그리 고 새로운 자료 활용을 위한 제반 절차를 마련하는 것이었다. 자료 활용에 필요한 과학적 알고리즘이나 모델은 미리 준비되었다. 자료가 공급되면서부터 이들을 준 비한다면 시간적으로 지연될 뿐 아니라, 그 가치가 반감될 수도 있다. 가장 좋은 예 가 TOVS와 AIRS의 경우이다. TOVS의 경우에는 위성자료의 직접동화를 위한 과 학적 이해나 프로그램이 부족하였던 반면, AIRS의 경우에는 이전의 TOVS 자료를 활용한 수학적 방법과 모델이 존재하였고, 이를 바탕으로 AIRS에 맞는 프로그램을 만들 수 있었다. 이를 위해 AIRS의 경우에는 사용자(NOAA) 주도로 센서의 이론적 인 모의관측자료(simulated observation data)를 생산하여 다양한 사전연구와 준 40 Meteorological Technology & Policy

43 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 비 작업을 수행할 수 있었기 때문에 실제 자료가 제공되면서 곧바로 자료활용을 위 한 튜닝과 영향평가가 이루어질 수 있었다. 사전에 준비되어야 할 또 다른 기술로는 실제 자료 공급시 준비된 시스템의 튜닝 방법, 자료효과를 평가할 수 있는 기술 등 이 필요하였다. 이후 실제 자료가 공급되기 시작하면 이를 이용하여 현업 모델의 수 정과 개선을 위한 기술개발도 필요하게 된다. 프로그램 관리 측면에서는 새로운 연 구개발용 위성을 활용하기 위한 작업을 조직의 공식적인 프로그램으로 인정하는 것이 중요하다. 필요한 자원을 확보하기 위해서는 활동 초기에 현업사용자의 공식 적인 활동으로 인정받는 것이 중요하였다. AIRS의 경우에는 자료동화 시스템을 구 현업활용 가능성이 인지된 이후에는 활용을 위한 기반확보가 필요하다 축하기 위해 기존의 원형프로그램을 수정하기 위한 방대한 계산실험 및 자료동화 에 이용되는 자료의 선정 및 품질관리 등의 추가적인 절차가 필요하였다. 이를 위해 정 책 초 점 서는 충분한 연산용량이 필요하였고, 이를 프로그램 초기부터 확보하여 충분한 사 전실험을 수행할 수 있었다. 또한 기반작업이 구축되는 중에는 새로운 자료가 제공 될 경우의 현업화 방법, 일정, 절차를 구축하는 것이 중요하다. 특히, 새로운 자료가 제공됨으로써 업무의 개선효과도 기대되지만, 이를 만들기 위해 기존 시스템에 주 어지는 부하를 해결할 수 있는 방안을 미리 준비하는 것이 중요하다. 그렇지만, 이 들 위성이 연구개발용이기 때문에 항상 자료중단에 대비한 백업계획을 마련하고, 자료 확보를 위한 국제협력 프로그램에 관심을 가질 필요는 있다. 자료 확보를 위한 협력은 특히 연구개발용 위성 프로그램에 아무런 권한이나 지분이 없는 경우(예를 들어, 미국에서 추진하는 연구개발용 프로그램에 대한 우리의 입장)에는 프로그램 의 성공여부를 결정지을 수 있다. 다만 자료의 자유로운 공개여부에 따라 접근 방 법을 달리하여야 한다. 자료가 자유롭게 공개될 경우에는 사용자 그룹 또는 과학자 그룹에 참여하여 위성발사 이전에 위성자료의 특성에 관한 정보 및 활용방안에 대 한 기술을 습득하는 것이 중요하다. 이를 통해 예상되는 자료가 현업에 미치는 영 향을 평가하는 등의 현업운영 준비에 도움을 받을 수 있다. 또한, 우리의 자료 활용 에 관한 정보를 자료 생산자에게 공급하여 위성자료가 갱신될 때마다 신속하게 정 보를 확보할 수 있도록 해야 한다. 반면, 자료를 제한적으로 공개/제공할 경우에는 기상기술정책

44 정책초점 기술 및 프로그램 준비를 위해 test bed의 적극적인 활용이 필요하다 자료 확보를 위한 최선의 방법을 강구해야 한다. 일반적으로 자료 제한을 해결하기 위한 가장 좋은 방법은 자료제공자와의 공동협력 프로그램을 개발하는 것인데, 가 장 효과적인 공동협력 프로그램으로는 현장관측 자료를 이용한 위성자료의 검보 정, 위성자료의 현업활용성 및 영향 평가 등이 있을 수 있다. 이와 같은 기술 및 프로그램의 준비를 위해 실질적으로 활용할 수 있는 방법이 test bed의 적극적인 활용일 것이다. Test bed는 다양한 분야의 기술이전 과정에서 임시프로그램으로 활용되고 있으며, 이들 test bed 프로그램은 연구개발 결과의 신속하고 효율적인 현업으로의 이전이라는 기본적인 목적을 모두 공유하고 있다. 다양한 test bed들 중에서 성공적으로 운영되는 test bed들이 가지는 공통적인 요 소들로는 현업화 가능성이 높은 주제를 우선순위 사업으로 선정하는 능력의 탁월 함, 현업운영과 동일한 시험환경을 확보, 그리고 연구개발 및 현업운영 사이의 의사 소통을 강화시키는 메커니즘 적용 등이었다. Test bed는 연구개발 주체는 아니다. 따라서 현업에서 필요로 하는 기본 기술을 개발할 수 있는 역량을 확보할 필요는 없다. 그렇지만 이미 준비된 연구개발의 결과들 중에서 신속하게 현업으로 이전될 가능성이 높은 결과를 선택하는 것이 중요하다. 현업이전을 매개하는 test bed의 임무 중에서 가장 중요한 부분이라고 할 수 있다. 많은 test bed에서 이 부분을 중시 하며, 기후분야의 경우에는 임무선정 위원회를 구성하여 매년 test bed에서 추진해 야 할 주제들을 결정하기도 한다. 선정된 결과에 대해서 test bed에서 수행해야 할 가장 중요한 활동은 새로운 결과가 기존의 현업업무에 미칠 영향을 평가하고, 이를 극대화하기 위한 미세조정 작업을 수행하는 것이다. 제한된 환경에서 평가된 연구 개발의 결과가 언제나 현업업무를 개선하는 데 적용될 수 있는 것은 아니다. 따라서 새로운 기술을 가능한 모든 실제 상황을 고려하여 평가하는 것이 중요하다. 이 과정 에서 수많은 문제들이 발생할 수 있으며, 이를 해결하는 것이 test bed에서 수행해 야 할 가장 중요한 업무이다. 이를 위해서 반드시 필요한 것이 현업과 유사한 환경을 구축하는 것이다. 최대한 현업에 가까운 상황에서 영향 평가와 미세조정이 이루어 지지 않는다면, test bed는 여전히 연구개발 활동에 머무를 수밖에 없기 때문이다. 42 Meteorological Technology & Policy

45 연구개발용 위성의 현업 활용성 제고 방안 V. 요약 및 제언 기상위성은 실용성이 가장 강조되는 위성프로그램으로 현업용과 연구개발용 위 성으로 크게 분류될 수 있다. 과거에는 이들 위성의 성격이 뚜렷하게 구분되어 역 할분담이 분명한 것으로 인식되었지만, 기술 발전 및 기반 확충으로 현업용 위성의 연구개발활용 및 연구개발용 위성의 현업활용성이 더욱 강조되고 있으며, 이를 위 한 다양한 정책적 기술적 노력들이 진행되고 있다. 여기에서는 고품질 자료를 생산 하는 연구개발용 위성의 현업활용을 높이기 위한 노력을 지원하기 위해 두 위성의 현업용 위성의 연구개발 활용과 연구개발용 위성의 현업활용성이 강조된다 성격을 구분하고, 기상위성이 주로 활용되는 분야에서 필요로 하는 사항을 분석하 였으며, 이를 위해 연구개발용 위성의 개발과정에서 요구되는 사항들을 정리하였 다. 또한, 성공적으로 활용된 연구개발용 위성의 사례분석에서 성공의 요인으로 사 정 책 초 점 전준비와 기반확보가 중요함을 알 수 있었으며, 이를 공식화하는 관리도 중요함을 알 수 있었다. 이 과정에서 가장 일반적으로 사용되는 프로그램인 test bed를 적극 적으로 활용할 수 있을 것으로 판단하며, 이를 좀 더 적극적으로 활용하여 연구개 발용 위성의 현업활용성을 제고할 수 있는 플랫폼으로 활용할 수 있기를 제안한다. 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 위성을 이용한 국가재난감시 체계 구축 윤보열 한국항공우주연구원 선임연구원 염종민 한국항공우주연구원 선임연구원 한경수 부경대학교 교수 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 해외 위성기반 재난감시 현황 Ⅲ. 국내 위성기반 재난감시 현황 Ⅳ. 맺음말 현재 우주개발 선진국을 중심으로 다양한 국제협력 단체를 설립하여 전 세계에서 일어나는 재난재해에 대한 위성정보를 해당 국가에서 제공하고 있다. 다양한 재난재해에 대해서 고해상도의 시공간 및 분광 자료가 필요하므로 국가 간 협력은 필수적이다. 효율적인 재난재해 방재를 위해서는 위성정보의 적시성 과 적합성 역시 매우 중요하다. 국내의 경우 부처 간의 협력을 통한 위성기반 방재 정보 산출이 아닌 재난 재해 감시를 위한 범부처 위성정보 컨트롤 타워의 설립이 필요할 것이다. 또한 국내 재난재해 발생 시 전 세계 최첨단 위성들을 활용하기 위하여 보다 적극적으로 국제 협력 기구에 참여해야 할 것이다. 44 Meteorological Technology & Policy

47 위성을 이용한 국가재난감시 체계 구축 Ⅰ. 서론 최근 급격한 기후변화로 전 세계 곳곳에서 발생하는 재해의 발생 빈도와 규모가 점차 증가되고 있다. 이로 인한 피해를 최소화하기 위해 재난방재를 위한 다양한 소스의 정보들이 이용되고 있다. 일반적으로 세계 곳곳에서 발생하는 재난의 형태 는 태풍, 산불, 지진, 폭설, 집중호우, 유류 유출, 산사태, 홍수 등과 같이 다양하며 시 공간적인 특성 차이 또한 매우 크다. 게다가 재난재해 특성상 현장 접근이 용이 하지 못하기 때문에 현장조사 보다는 위성, 무인기, 항공기 및 무인 로봇 등을 이용 대한민국은 명실상부 위성 개발 및 운영 선진국 하여 방재를 위한 구체적인 재난 정보를 수집하고 있다. 그 중에서 위성은 가장 효 율적인 관측 도구로 고려되는데, 이는 위성 관측이 다양한 시 공간 관측 특성을 제 공할 뿐만 아니라, 여러 분광 센서의 조합을 통해 재해유형에 따른 고부가 재난재해 정 책 초 점 정보를 획득할 수 있기 때문이다. 한 예로, 홍수 발생의 경우, 강수량 산정을 위해 광학 위성의 가시 및 적외 채널 그리고 마이크로 채널을 이용하여 강수량 추정을 할 수 있다. 또한 홍수 발생 이후에는 강수로 인하여 여전히 구름이 존재할 확률이 높기 때문에 신속하고 정확한 홍수 피해지역 산출을 위해서는 구름 투과가 가능한 Synthetic Aperture Radar (SAR) 위성을 주로 활용한다. 국내에서는 1992년 8월 11일 발사된 우리별 1호를 필두로 지금까지 지속적인 위 성개발 사업을 진행해왔다. 현재 기상 및 해양 관측을 위한 천리안 정지궤도위성, 고해상도 광학위성인 아리랑 2호, 3호 그리고 SAR 센서를 탑재한 아리랑 5호를 각 각 운용 중이다. 대한민국은 명실상부 위성 개발 및 운영 선진국으로 다양한 특성 을 가지는 위성들을 개발하고 운용 중이지만, 고부가 정보 및 고차원 서비스를 창 출 할 수 있는 위성정보 활용에 대한 노력이 더욱 요구되는 실정이다. 1900년대 말 에서 2000년대 초반에는 우주개발 사업의 대부분은 위성개발, 즉 하드웨어적인 측 면에 초점이 맞춰져 있었지만 최근 스마트 정보화 사회 발전으로 인하여 소프트웨 어적인 측면에 대한 요구가 급속도로 증가하고 있다. 현재 전 세계적인 우주사업 경 향도 위성개발 뿐만 아니라, 다양한 위성정보 산출 및 활용에 대한 연구개발에 초 점이 맞춰져 있다. 기상기술정책

48 정책초점 국민편익 극대화 및 우주분야 창조경제 실현을 위한 위성정보 활용 종합계획 우주개발진흥법 제2조에 명시된 위성정보란 인공위성을 이용하여 획득한 영 상 음성 음향 데이터 또는 이들의 조합으로 처리된 정보(그것을 가공 활용한 것을 포함한다)를 말한다. 우리 생활 속에서 위성정보는 방송통신위성 기반의 위성중계, 천리안 영상을 이용한 기상예보 및 기상재해 감시, 항법위성기반의 위치정보 서비 스 제공이 이뤄지고 있으며, 지구관측 위성인 다목적실용위성(아리랑 위성)이 촬영 한 영상을 이용하여 다양한 공공부문 수요를 충족시키고 있다[그림 1]. 정부에서 [그림 1] 국가 위성정보 활용 시스템 구축 방안 는 국민편익 극대화 및 우주 분야 창조경제 실현을 위해 위 성정보 활용 종합계획을 2014 년 5월에 수립하였다. 이를 기 반으로 재해분야 뿐만 아니라 사회문제 해결형 범부처 위성 정보 활용사업 추진 등 다방 면의 공공서비스 활성화로 위 성개발 성과를 국민 삶의 질 적 향상으로 연계시키기 위해 GIS, Ocean, Land, Disaster, Environment & National Security Solution based on Satellite Intelligence (GOLDEN Solution) 프로젝트를 추진할 계획이다. 이를 통해 다양한 국가 기반 위 성정보활용 수요를 만족 시키고자 한다. 하지만, 현재 위성활용 관련 정부부처는 일 원화 되어 있지 않고 이를 조정 할 수 있는 컨트롤 타워가 없다. 특히, 위성정보를 이 용한 국가재난재해 감시와 같은 경우에는 앞에서 언급한 바와 같이 단일 위성으로 는 다양한 시공간 특성 및 재난재해 형태에 대처하기기 쉽지 않기에 이 글에서는 해외 위성기반 재난감시 현황과 국내 현황을 조사하여 위성기반 국가재난감시 체 계 구축 방안을 논의하고자 한다. 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

50 정책초점 100여개국 대상 총 510건 위성자료 제공 게 제공되었다. 차터 운영이 착수된 시점부터 2014년 11월까지 재해가 발생한 100여개 국가를 대상으로 총 510건의 재해에 대한 위성자료를 제공하여 피해 복구계획 수립 등에 활용할 수 있도록 지원하였고, 지난 10여 년간 차터를 통해 홍수(191건, 50%)에 가 장 많은 지원이 이뤄졌으며 태풍 및 허리케인(16%) 순으로 활용되고 있다. 보통 재 해 발생 후 72시간 이내에 촬영된 위성영상 자료가 효과적으로 재해대응에 기여 할 수 있다는 점에서 위성촬영 계획, 영상 수신, 수신영상 처리 및 자료 전송, 재해 지도 생성 등 일련의 프로세스들을 보다 신속하고 효율적으로 지원하기 위해 차터 는 최근에 업그레이드 된 차터 [그림 3] 웹기반 차터 운영현황 정보 운영시스템(COS-2, Charter Operation System-2)을 구 축하였다. 이를 기반으로 재 해가 발생하였을 때 보다 신속 하게 피해규모를 파악하고 피 해를 최소화 또는 복구계획을 조기에 수립할 수 있도록 국제 사회에 지원하고 있다. [그림 3]은 전 세계 웹기반 차터 운 영현황 정보를 보여준다. 2. UN SPIDER UN-SPIDER (Space-based Information for Disaster Management and Emergency Response)는 UN-OOSA (United Nations Office for Outer Space Affaires)가 주관하는 우주기반 재해관리 및 긴급 대응 프로그램이며, UN 총회의 승인을 통해 2006년 12월 설립되었으며, 오스트리아 비엔나, 중국 북경, 독일 본에 지역 사무소가 있다(UN SPIDER, 2014). 주요 임무는 각종 재해재난에 대해 효율 48 Meteorological Technology & Policy