미세먼지 잡으러 우주로~

“추위가 풀리자 미세먼지 농도가 짙어졌습니다. 외출하시는 분들은 미리 미세먼지 정보를 체크하셔야겠습니다.” 또다시 공기가 나빠졌다는 뉴스에 마스크를 찾았다. 분명 일주일 전엔 미세먼지가 보통일 것이라고 했는데 대기 상황이 변해 온 세상이 뿌옇게 됐다. 

요즘 날씨는 발달된 기술로 10일 후에도 예측이 가능하지만 미세먼지나 황사와 같은 대기 상황은 주변 환경에 따라 얼마든지 변할 수 있어 예측이 쉽지 않다. 그래서 한국항공우주연구원(이하 KARI)은 미세먼지, 황사 등 환경오염물질과 한반도 주변 해양생태를 관측할 수 있는 환경·해양관측 정지궤도복합위성, 천리안위성 2B호를 개발했다.

정지궤도복합위성인 천리안 2A호와 같은 위성이 전시돼 있다.

정지궤도위성은 적도 상공 약 3만6000㎞ 고도에서 지구 자전 속도와 같은 시속 1만1000㎞의 속도로 지구를 선회할 수 있도록 설계됐다. 그렇기 때문에 늘 지구의 한 방향을 넓게 바라볼 수 있어 기상 관측이나 통신 중계 등에 주로 활용된다.   

천리안위성 1호로 촬영한 기상 환경.(출처=한국항공우주연구원)

KARI는 이미 국내 최초의 정지궤도위성인 천리안 1호(통신·해양·기상 위성)와 천리안 2A호(정지궤도복합위성)를 개발해 운용 중인데 이 위성들보다 더 업그레이드 된 천리안 2B호를 만들어 내년 초에 발사할 예정이다. 

천리안위성 2B호(정지궤도복합위성)는 앞서 말했듯 한반도 및 동아시아 지역의 대기 환경과 한반도 주변의 해양 환경을 관측하기 위해 만든 것으로 이 위성이 큰 관심을 받는 이유는 세계 최초의 정지궤도 환경탑재체를 장착했기 때문이다.   

한국항공우주연구원 최정수 선임 연구원의 설명으로 천리안 2B호를 보고 있다.

이 환경탑재체는 대기 중에 존재하는 미세먼지 등을 관측하기 위한 초정밀 광학 장비로 천리안 1호 기상탑재체의 5채널보다 200배, 천리안 2A호 탑재체의 16채널보다 62배 많은 1000채널을 가지고 있다.

이 장비로 동쪽 일본부터 서쪽의 인도네시아 북부와 몽골 남부까지 동아시아 지역을 관측해 이산화질소·이산화황·포름알데히드등 20여가지의 대기오염물질 정보를 체크할 수 있다. 

또한 미세먼지 이동 경로를 추적하여 다른 국가의 대기 상황이 우리나라 대기 환경에 영향을 끼치는지 과학적으로 분석할 수 있다. 더불어 국내 대규모 미세먼지 발생 지역을 파악해 집중적으로 관리하는 등 대기 환경 개선 정책에도 활용할 수 있다.

천리안 2B호는 환경탑재체와 해양탑재체가 함께 장착돼 있는 정지궤도복합위성이다.

천리안 2B호의 또 다른 탑재체인 해양탑재체는 천리안 1호보다 해상도가 4배 향상됐으며 관측 채널이 기존 8개에서 13개로 많아졌다. 그래서 적조나 녹조, 육지와 인접한 바다의 오염 정도, 해양투기지역의 생태 감시 및 해일 사전 감시 등 더욱 정밀하게 해양 환경을 모니터링 할 수 있게 됐다. 

천리안 2B호는 발사 후 고도 3만6000㎞ 정지궤도에 안착되면 궤도상 시험 과정 및 시범 서비스를 거친 후 각각의 정보를 제공하게 되는데 대기환경정보서비스는 2021년부터, 해양정보서비스는 2020년 10월부터 개시할 예정이다. 향후 2021년 이후부터는 우리나라를 포함한 동아시아의 대기오염 정도와 이동 경로를 스마트폰 등의 영상으로 손쉽게 확인할 수 있을 것으로 기대된다.

큰 컨테이너에 위성을 실어 남미 기아나 우주센터로 이송한다. 빨간색 동그라미가 사람이 서있는 모습으로 그 크기가 얼마나 큰지 가늠해 볼 수 있다.

천리안 2B호의 예상 수명은 10년이지만 아리랑 2호(다목적실용위성, 2006년 7월 28일~2015년 10월)가 설계 수명 3년을 넘어 3차례 임무 기간을 연장해 2015년 10월까지 총 9년 동안 임무를 수행한 것과, 아리랑 1호(다목적실용위성, 1999년 12월 21일~2008년 1월)의 경우 당초 설계 수명 3년보다 2배 이상인 총 8년 동안 임무를 수행한 것을 보면 실제 얼마나 더 사용을 할 수 있는지는 모른다. 

지난 30년동안 연구한 결과물인 각 위성들을 전시해 놓은 모습이다.

우리나라는 선진국보다 늦은 1990년대 중반에서야 국가 주도로 위성 개발을 시작했다. 그러나 지금은 세계 6~7위권의 인공위성 기술력을 확보했고 현재는 세계 최초라는 수식어에 도전하기 위해 개발에 힘쓰고 있다. 

이미 2015년에 수명이 다 돼 현재는 연구용으로 전환된 아리랑 2호의 경우 임무수행 기간 동안 지구를 약 4만6800회 돌며 국내 7만5400장, 해외 244만8300장의 영상을 확보해 국가위성영상자산을 확대하는데 기여했다. 이 위성영상 수입 대체 효과는 약 5323억원으로 위성 개발비의 2배를 넘는다. 우리나라를 포함한 전 세계가 이렇게 우주과학 연구에 열을 올리는 이유가 바로 이 때문일 것이다.  

아리랑 3A호로 촬영한 후쿠시마 원전의 모습.(출처=한국항공우주연구원)

앞으로 천리안 2B호가 우리에게 전달해 줄 정보들은 우리나라뿐만 아니라 여러 나라에게도 필요할 것이다. 재난이 발생했을 때, 그 지역에 직접 가서 확인할 수 있으면 좋겠지만 접근하는 것조차 힘들 때가 있다.

2011년 3월, 일본 도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 해일이 발생해 후쿠시마 제1원자력 발전소 원자로 1~4호기에서 방사능이 누출되는 사고가 있었다. 이 사고로 지금까지도 사람이 들어가지 못하고 있는데 사고 발생 4년 뒤인 2015년에 아리랑 3A호가 후쿠시마 원전을 촬영해 상태가 어떤지 확인할 수 있도록 보여줬다. 

지난 강원 산불화재 현장 촬영 모습. 까맣게 된 부분이 화재로 타버린 모습이다.(출처=한국항공우주연구원)

우리나라의 경우, 지난 4월 고성·속초·강릉 일대 산불로 국가재난사태가 선포된 적이 있었다. 엄청난 강풍으로 동시다발적으로 불이 번져 전체 피해 규모가 어느 정도인지 파악이 힘들 때 위성으로 강원도 산불 현장을 촬영해 확인할 수 있었다.

이렇게 재난에 대비하고 해결 방안을 찾을 수 있도록 도움을 주는 우주과학연구가 계속 지속될 수 있도록 천리안 2B호가 발사에 성공해 우주에 잘 안착될 수 있길 기대해본다.  

정책기자단|김혜인kimhi1003@hanmail.net

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