우주로부터의위험 우주물체추락 충돌

nssao.or.kr 우주로부터의위험 우주물체추락 충돌 우주위험대응, 미래창조과학부와한국천문연구원이앞장서겠습니다

우주로부터의위험 우주물체추락 충돌

CONTENTS PART 1 지구주변에는무엇이있을까요? 04 PART 2 우주물체의위험에는어떤것이있을까요? 1. 자연우주물체의추락 06 2. 인공우주물체의추락 08 3. 인공우주물체간충돌 10 PART 3 우주물체는어떻게감시하나요? 1. 우주물체감시방법 12 2. 우주물체감시현황 14 PART 4 우리나라는무엇을준비하고있나요? 1. 우주위험대응체계마련 16 2. 우주위험감시 대응기술확보 18

PART 1 지구주변에는무엇이있을까요? 04 05 1957년, 인류최초로인공위성을발사하면서지구주변에는행성과달, 소행성과혜성같은천체외에도사람이우주로발사한로켓, 인공위성등의우주물체들이새롭게등장하기시작했습니다. 특히지구에추락하거나충돌할위험이있는자연 인공물체들을통틀어우리는 우주물체 라고부릅니다. 문제는이들물체가지구주변에서우리인간은물론, 우주활동을하는데위협이된다는사실입니다. 이에세계여러나라의과학자와엔지니어들과 UN과같은국제기구에서는우주상황인식프로그램을통해우주위험을사전에파악하고, 이를최소화시키거나방지할방법을모색하고있습니다. 혜성얼음으로된작은태양계천체로태양부근을지나면서가스구름과꼬리가생김 자연우주물체 란? 소행성, 혜성, 유성체같은 지구주변천체 k 우주물체, 얼마나있나요? (2015. 12) 인공위성정지궤도위성 ( 통신, 기상 ) 과저궤도위성 ( 과학, 군사 ) 이있음 지구위협소행성지구최접근거리가 750만km보다가깝고 지름 10cm 이상 22,000 여개 유성체 크기가 150m 보다큰소행성 소행성보다작은천체로대기권에진입하면유성, 지름 1cm 이상 500,000 여개 1,500 여개운용중 땅에떨어지면운석이라고부름 지구위협소행성 1,650 여개 우주잔해물고장나거나수명이다한인공위성, 추진시떨어져나온로켓의상단부, 페인트껍질조각및볼트등수십 cm~m까지그크기와무게가다양함 우주물체, 어떤위험이있을까요? 우주물체의추락우주물체가지구로추락하면서지상낙하, 폭발로인해피해가발생 3,000 여개재진입 인공우주물체 란? 우주공간에서사용할목적으로 인류가개발한물체와그잔해물 우주물체간충돌우주물체간충돌로자국의위성서비스중단, 외교문제가발생 7,000 여회발사 (1957~2015)

PART 2 우주물체의위험에는어떤것이있을까요? 06 07 04 05 자연우주물체의추락 중생대백악기말, 공룡을멸종시킨것은지름 10km급소행성또는 7km급혜성이었을것으로보입니다. 도시하나를파괴할수있는위력을가진 20~50m급소행성은지난 1908년러시아퉁구스카에이어, 2013년첼랴빈스크에떨어졌습니다. 10m 30m 140m 300m 1km 10km 태양계에분포하는소행성과혜성은고유궤도를따라운동하지만중력과다른물리적인원인때문에 그궤도를벗어나지구에위협이되기도합니다. 우리는감시시스템을기반으로이러한천체들을찾고, 특성을파악해추락을방지하거나피해를최소화하기위한연구를진행하고있습니다. 0.1 메가톤 2 메가톤 150 메가톤 2 천메가톤 10 만메가톤 1 억메가톤 1,650 여개지구위협소행성지구최접근거리가 7,500,000km 보다가깝고크기가 150m 보다큰소행성 건물파손 도시파괴 국가초토화 대륙초토화 전지구기후변화 대량멸종 지름 근지구천체근일점거리가지구 - 태양거리의 1.3 배보다가까운소행성과혜성 발견비율 >1,000m >95% 7,200 여채건물파손 1,500 여명부상 러시아첼랴빈스크 50m급 17m급 4m급태국방콕 러시아퉁구스카 1m급한국진주 2,000km² 산림초토화 30m 급 미국애리조나주 1.3km 운석구멍발생 500~1,000m 80% 1 킬로톤급이상소행성추락 300~500m 46% 1~2킬로톤미만 10이상 ~20킬로톤미만 100~300m 13% 20 킬로톤이상 발견된천체개수 예측된천체개수 <100m?

우주물체의위험에는어떤것이있을까요? PART 2 08 09 얼마나떨어지고있나요? 인공우주물체의추락 우주공간은진공에가깝지만희박한공기라도인공우주물체에마찰력으로작용해저궤도에있는인공우주물체는고도가점점낮아져결국지구로추락합니다. 연간 50여개이상이추락하고있으며, 지속적인우주개발과그에따른잔해물로인하여그개수는증가할것임 무게 1톤이상의대형인공위성은대기권에서전소되지못하고 20~40% 잔해가추락함 지난 50여년간대기권재진입과정에서연소되지않고지상혹은바다에추락한인공우주물체파편의 총질량은약 5,400 톤에달하는것으로추정됨 무게 1톤이상의대형인공우주물체는대기권마찰로전소되지못하고 20~40% 의잔해가흩어져떨어지기때문에때에따라큰피해가발생할수있습니다. 추락하는인공우주물체는대부분제어되지않고, 질량과궤도환경등에의해추락추이가큰폭으로변해실시간관측과궤도분석이필요하며나아가이러한정보를전파함으로써피해를최소화하는것이중요합니다. 2012.1.16 러시아포보스 - 그룬트 ( 행성탐사선 ) 1978.1.24 러시아코스모스 954 호 ( 핵전지탑재위성 ) 2톤 2013.1.28 러시아코스모스 1484위성 130 지난 10 년간인공우주물체추락현황 138 ( 단위 : 개 ) 120 13 톤 2 톤 100 83 82 82 100 2011.10.23 독일뢴트겐위성 80 60 67 59 60 61 65 63 추락한우주물체의정보는 추락상황실 에서확인할수있습니다. reentry.kasi.re.kr 1 톤 2013.11.11 유럽고체위성 7 톤 2015.5.8 러시아프로그레스우주화물선 40 20 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

PART 2 우주물체의위험에는어떤것이있을까요? 10 11 인공우주물체간충돌 1957년이후, 약 7천번에이르는인공위성발사가있었고 10cm 이상의우주잔해물은약 2만개에달할것으로추정됩니다. 이들은총알보다빠른속도인초속 7km 이상으로날아다니며운용중인인공위성과우주인을위협하고있습니다. 인공우주물체의증가는우주교통사고의요인으로작용하고있습니다. 실제로중국기상위성파괴실험 (2007) 과미-러위성충돌 (2009) 로약 4천개의파편이발생하여지구궤도에남아있습니다. 이에인공우주물체의궤도추적과운영중인위성의궤도변경을통해우주물체간의충돌을사전에방지하고자하고있습니다. 지구궤도를도는우주물체 이리듐 / 코스모스위성충돌 중국의위성요격시험 충돌 시베리아상공우주속에서충돌하여 10cm 이상의파편약 1,500 여개가발생 미국 이리듐 33 호 ( 민간통신위성 ) - 무게 0.7 톤 16,000 12,000 8,000 4,000 러시아 코스모스 2251 ( 군사통신위성 ) - 무게 0.9 톤 0 1960 70 80 90 2000 10 ( 단위 : 개 ) 우주공간속파편의위력은? 우주공간에서초속 10km의지름 1cm짜리구슬과의충돌은지구의 1.5t 트럭에받히는것과같은충격으로위성의주요부분에충돌할경우전체기능장애발생 10cm이상크기의우주파편과부딪치면위성손상가능 1 2 1. 지구근접궤도에분포된인공우주물체의모습 2. 이리듐 33 호 - 코스모스 2251 충돌시뮬레이션 파편에맞아구멍난허블망원경본체 우주왕복선챌린저호창문에난흡집 우주왕복선엔데버호에난구멍 우주파편에부딪혀손상된태양전지판

PART 3 우주물체는어떻게감시하나요? 12 13 12 13 우주물체감시방법 우주물체의감시는소행성, 인공위성및우주잔해물등자연및인공우주물체의식별, 탐지, 위치추적및이동방향을파악하는것을말합니다. 그리고공통적으로탐지, 위치추적, 식별, 목록화하는단계를거쳐진행됩니다. 인공우주물체감시빠르게움직이는여러물체를식별하는것이중요하며, 지평선에의해관측공간이제한되므로여러곳에관측망을배치하는것이필요함 우주물체를감시하는방법으로는우주물체를직접관측하는광학감시방법과전파신호인레이더를이용하는방법이있으며, 관측목표와비용을고려하여관측시스템을구성합니다. 자연우주물체감시수억 km 공간을대상으로임의의물체를전수조사해야하므로광시야를갖는대형망원경이필요함 레이더관측 원리 광학관측 식별 Identification 지상에서쏜전자파가우주물체로부터반사되어되돌아오는파동신호를통해 원리태양에반사되어빛 ( 가시광선 ) 을내는우주물체를영상으로찍어크기, 방향등을확인하는방법 추적 Tracking 탐지를통해결정된궤도를통해우주물체가어떤경로로움직이는지, 어떻게움직일지를안다 우주물체의종류와크기, 표면재질, 열분포등의특성을안다 위치, 크기, 형상등을 3차원으로파악하는방법장점우주물체의움직이는방향과관측자로 장점우주물체의반사빛을활용하므로저궤도뿐만아니라고궤도우주물체에대한감시와추적이가능하고, 상대적으로비용이저렴한편임단점날씨와관측시간의영향을받아비오는날이나낮에는관측이어려움 탐지 Detection 어떤우주물체가있다는것을안다 목록화 Cataloging 우주물체의특징, 충돌혹은지상추락확률, 피해범위추정, 임무, 평균궤도등의위험도를분석하기위해정보를축적한다 부터얼마나떨어져있는지에대한거리정보모두파악가능하며, 기상상황과지구그림자와관계없이주 야간관측이가능하므로궤도를결정할수있는관측자료가많아정밀성이높은편임단점전자파를먼거리까지쏘기위해고가의고출력장비가필요함

PART 3 우주물체는어떻게감시하나요? 14 15 우주물체감시현황 관측장비가많을수록보다정밀하게감시할수있지만, 그수와크기를늘리는데한계가있습니다. 이에국제협력을통한공동대응체계구축노력이강화되는추세이나군사정보적성격으로타국가로부터제공받는정보가제한되므로각국에서는우주물체의독자적감시및대응체계를병행하여구축중입니다. 이에우리나라도마찬가지로양방향적준비가필요합니다. 유럽 아시아독자적우주물체감시시스템및대응체계운영 러시아 : 러시아우주청 (FSA) 가정보획득및공유를수행 일본 : 1998년북한광명성사건이후감시시스템및대응체계구축을추진중이며, 일본우주청 (JAXA) 산하 JSF(Japan Space Forum) 에서이를담당함 중국 : 독자적인감시시스템구축을진행중임 한국 : 미래창조과학부와한국천문연구원, 위성운영기관을중심으로우주물체감시시스템및우주위험대응체계를구축하고있음 국가간협력을통해우주물체감시시스템확충유럽우주청 (ESA) 을통해종합계획을마련하고있으며, 유럽내 14개국이연대하여 2008년부터우주상황인식 (Space Situational Awareness, SSA) 프로그램을통합적으로운영중임 Globus II Okno 러시아 Thule Fylingdales Moss Tracking and Imaging Radar 유럽 ( 독일 ) Diego Garcia Altair/Alcor OWL 한국 Cobra Dane Clear Kaena Point Maui MSSS Space Fence 미국 Beale Cavalier Socorro Eglin Millstone / Haystack / Hax Cape Cod 미국 FPS85 Radar 미국 세계유일한전방위우주물체감시시스템보유미전략사령부와 NASA 주축의대응체계를갖추고있으며, 전략사령부산하우주감시네트워크 Ascension Tenerife 스페인 GRAVES 프랑스 Bisei Space Guard Center 일본 AMOS 미국 (SSN) 를통해전세계 29개소에다양한종류의광학및레이더감시시스템을운영함 Space Surveillance Network(SSN)

PART 4 우리나라는무엇을준비하고있나요? 16 17 우주위험대응체계마련 우리나라는 1992년 우리별 1호 를시작으로지금까지총 17개의위성을쏘아올렸으며, 한국형발사체및차세대인공위성개발등기술자립과산업적활용에초점을두는도약기를맞이하고있습니다. 이에미래창조과학부는우주개발진흥법에의거하여 제1차우주위험대비기본계획 ( 14~ 23) 을수립하고범부처종합대응체계인 우주위험대책본부 를구성하였습니다. 그리고한국천문연구원을 우주환경감시기관 으로지정하여우주위험감시에필요한기술확보와기반을확충해나가고있습니다. 우주물체추락위험대응 우주환경감시기관은수명완료, 고장등으로지정궤도를벗어나통제불능상태로추락하는우주물체의감시정보를수집 분석, 우주물체감시장비상시운영, 상시감시정보수집 분석 추락하는우주물체의궤도를추락위험상황종료시점까지지속적으로분석하여추락시점과위치를추정 우리나라에피해발생이예측되는경우, 우주위험대응매뉴얼에따라추락상황실을설치하여추락위험상황을실시간으로모니터링하고방송및인터넷등을통해추락상황을전파 우리나라에추락에의한피해발생시관계기관과피해에합동대응 우주위험대비기본계획 제1차우주위험대비기본계획은우주위험으로부터의국민안전과우주자산보호하기위한정부의목표와세부추진내용을담고있습니다. 우주위험에대한신속한대응및예 경보 : 우주위험범부처종합대응체계구축 우주위험감시 분석능력확보 : 우주위험감시 대응기술확보 우주위험대비역량강화와저변확대 : 우주위험대비기반확충 우주물체충돌위험대응 우주환경감시기관 한국천문연구원은우주개발진흥법제15조에근거하여 2015년 1월, 우주환경감시기관으로지정되어우주물체의추락 충돌과같은우주위험을상시감시하고, 국가차원의종합대응체계구축과운영을지원하고있습니다. 우주환경감시기관과위성운용기관은충돌위험우주물체의감시정보를수집 분석 위성운용기관은충돌위험상황종료시점까지우리나라위성과우주물체의충돌확률과근접거리를추정 충돌이예상되는경우, 우주위험대응매뉴얼에따라위성운용기관에충돌상황실을설치하고충돌을우주환경감시기관은? 피하거나충돌피해를최소화할수있는회피기동을수행 충돌발생시위성운영기관은피해상황파악및복구등후속조치를수행하고, 우주환경감시기관은관계기관과함께위성운용기관을지원 국가우주위험대응체계구축및운영지원 우주물체감시장비상시운영, 상시감시정보수집 분석 우주물체의추락 충돌위험발생시우주위험대응매뉴얼에따라비상상황실을설치하고위험상황에대응 우주위험감시 대응을위한기술개발및장비구축 우주위험에대한국제공동대응과기술확보를위한국제협력 우주위험관련대국민홍보및안전문화확산

PART 4 우리나라는무엇을준비하고있나요? 18 19 우주위험감시 대응기술확보 우주위험에대응하기위해서는우주물체감시자료를분석하여우주위험을식별하고및위험정도를분석 예측하는분석시스템, 넓은하늘을관측하여우주물체의추락 충돌위험징후를감시하는광역감시시스템, 추락 충돌이예상되는우주물체의정밀한관측을위한정밀감시시스템이필요합니다. 이와같은시스템을확보하기위해서는많은예산과시간이소요되며, 우리나라는우주위험대비기본계획에따라우주위험대응을위한기술개발과장비구축을체계적으로준비하고있습니다. 우주환경감시기관인한국천문연구원은 2000년부터소행성, 인공위성, 태양활동등우주위험을종합적으로감시하기위한연구개발을해왔으며, 위성운용기관인항공우주연구원은우주파편충돌위험종합관리소프트웨어개발등인공위성의충돌위험에대응하는기술개발을해왔습니다. 현재한국천문연구원은우주위험에대응하기위한우리나라의첫번째우주물체감시장비인 우주물체전자광학감시시스템 (OWL, Optical Wide-field Patrol) 을구축하고있습니다. 우주물체전자광학감시시스템은직경 0.5m인광학망원경을설치한국 내외 5개의무인자동관측소로감시네트워크를구성하여우리나라인공위성을감시하는시스템으로 2016년까지광학감시네트워크가완성되면우리나라도우주위험대응을위한감시장비를운영하는나라가됩니다. 1 2 3 5 4 모로코 (2015) 이스라엘 (2016) 몽골 (2014) 한국 (2016) 미국 (2016) OWL 모로코관측소

우주로부터의위험 우주물체추락 충돌 발행일펴낸이주소문의디자인 2015년 12월한국천문연구원대전광역시유성구대덕대로 776 ( 화암동 61-1) 042.865.3359 ( 주 ) 홍커뮤니케이션즈 이책은미래창조과학부의지원을받아한국천문연구원이기획 발간하였습니다.