우주선, 우리 기술로 조종한다.

- 아리랑 2호용 고정밀 위성 자동관제 시스템 순수 국내기술로 개발,
선진국 수준의 시스템 개발능력 확보 -

 

ETRI(한국전자통신연구원, http://www.etri.re.kr) 통신위성연구그룹 위성관제기술연구팀(팀장 김재훈)은 지상에서 위성의 각종 상태를 감시·제어하고 위성이 정상적으로 임무를 수행할 수 있도록 위성이 수행할 임무를 계획·전달하는 고정밀 위성 자동관제시스템을 순수 국내 기술로 개발하였다.

  2005년 발사 예정인 다목적 실용위성 아리랑 2호의 관제를 위해 정보통신부출연금으로 개발된 본 시스템은 ▲국제적으로 공인된 위성 통신방식 표준을 따르고 있으며 ▲시스템 자동화 ▲궤도결정의 정밀도 등에 있어 기술적 우위를 갖추고 있다는 점에서 국내·외 우주개발 시장을 공략할 수 있을 것으로 기대된다.

  특히 ETRI의 위성관제 시스템 기술은 다른 위성은 물론 우주선 등 다른 종류의 우주 발사체에도 활용할 수 있고 항공관제, 정밀 위치측정 등 인접분야에도 적용할 수 있다는 점에서 기술적 파급효과가 클 것으로 기대된다.

  또한 기술의 첨단성에도 불구하고 외산 시스템의 절반 가격으로 상용화시킬 수 있어 가격 경쟁력 역시 뛰어난 것으로 평가된다.

  다목적실용위성 아리랑 2호는 소형자동차를 식별할 수 있는 1m급 해상도의 고정밀 카메라를 탑재하고 685km 우주 상공을 운행하며 지도제작을 위한 사진촬영 등의 임무를 수행할 예정이다.

  연구책임자인 김재훈 위성관제기술연구팀장은 “이번 개발로 선진국 수준의 항공·우주 관제 시스템 기술과 관련 개발·설계능력을 갖추게 됐다”며 “앞선 IT 기술로 우주개발 대한민국을 실현할 것”이라고 말했다.

[상세 설명자료]

● 100% 국내 기술로 경쟁력 있는 위성 관제시스템 개발

  ETRI에서 5년 전 개발한 다목적실용위성1호(아리랑 1호) 관제시스템이 최초로 국산화된 실용 위성관제시스템으로 제작되었다면, 다목적실용위성2호(아리랑 2호) 관제시스템은100% 국내기술을 활용하여 상용화를 위한 제품의 상품가치 향상 및 국제 시장에서의 경쟁력 강화에 목표를 두어 개발되었다.

  다목적실용위성 아리랑 2호 관제시스템은 ▲프로토콜의 표준화 ▲시스템 자동화 ▲궤도 결정의 정밀화 등의 신기술을 적용하여 시스템 개발에 성공함으로써 국제시장에서도 경쟁력을 확보할 수 있게 되었다.

  이외에도 ▲정교한 가상의 위성 운용환경(모델)을 만들어 모델의 정밀도와 속도변화를 운용자가 임의로 변경해가며 위성의 움직임과 작동상황을 다양하게 시뮬레이션하게 해주는 위성 관제 시뮬레이션 기능 ▲최첨단 신기술을 적용하고도 외국관제시스템의 절반가격으로 수출이 가능하게 한 가격경쟁력 등도 본 기술의 큰 장점들이다.

● 자동화 기술, 고정밀 궤도결정 기술 등에서 차별화된 국제표준 시스템

  본 시스템은 위성과의 통신에 사용되는 프로토콜로서 국제적으로 통용되는 표준인 CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)를 이용하여 통신할 수 있도록 하였다.

  또한 시스템 핵심기능이 자동화되어 △위성임무 스케쥴링에 따라 계획이 수립되면 위성으로 보낼 원격명령을 자동으로 생성토록 하여 운용자의 실수에 의해 위성이 위험상태로 넘어가는 것을 근본적으로 차단하였으며 △위성으로 보낸 원격명령이 정상적으로 수행되었는지 자동 검증하기 위하여 인공지능 기술을 도입, 운용자에게 편리함을 제공하였다.

  고정밀 궤도결정 기술은 다목적실용위성1호(6.6m급 해상도 영상처리)에 비해 높은 정밀도를 보이는 다목적실용위성2호의 영상처리 능력을 ‘흔들림 없이’ 뒷받침해주기 위해 필수적인 기술로서 그 독보성을 인정받아 관련 국제특허가 출원 및 등록되어 있다.

  ETRI의 다목적실용위성 아리랑 2호 관제시스템은 DGPS(Differential Global Positioning System) 기술을 이용하여 통합된 관제시스템에서 세계 최초로 고정밀 궤도결정 기능을 제공하고 있다.

● 우주개발 시대에 대비한 기술적 자립

  우주시대를 대비하여 기술 선진국들은 위성관제기술을 국가 전략기술로 개발을 하고 있으며 기술이전을 특히 꺼리는 것이 최근의 위성 분야의 동향이다.  이러한 상황에서 순수 국내기술로 고정밀 위성관제시스템을 개발하여 기술자립을 이룬 것은 우주시대를 대비한 초석을 확보하였다는 의미에서 의의가 크다고 할 수 있다.

  또한 시스템 소형화 및 개방화 개념을 도입, 다른 위성을 관제하거나 새로운 관제시스템을 개발하기에 용이하도록 제작되었기 때문에, 국내 위성관제시스템 개발 능력 자체가 한 단계 업그레이드된 것으로 평가된다.

  특히 고정밀 위성관제시스템 개발을 통해 확보된 기술은 항공관제, 우주선 관제, 정밀 측위 및 우주발사체 분야 등 유사 분야에 활용이 가능한 핵심 기술이어서 인접 산업분야에도 큰 파급효과를 미칠 것으로 예상된다.

  향후 ETRI는 위성관제분야에서 ▲복잡하고 다양한 기술이 요구되는 정지궤도 위성관제시스템 개발에 주력할 예정이며, ▲한 위성관제시스템으로 여러 위성을 관제할 수 있는 저궤도 다중위성 관제시스템도 개발할 예정이다.

[용어설명]

o (고정밀) 궤도결정 : (GPS 또는 레이저 등을 이용하여) 위성을 추적하여 얻은 데이터를 사용하여 위성의 위치 및 속도를 정밀하게 추정하는 일

o 위성임무스케쥴링 : 위성이 임무(사진촬영, 자세조정, 지상국과의 통신 등)를 순서대로 수행할 수 있도록 일정을 수립하는 일

o 원격명령 : 위성의 상태 확인, 자세제어 및 임무 수행을 위해 위성관제시스템에서 위성으로 보내는 명령어로써 위성이 인식할 수 있도록 사전에 약속된 명령어들의 집합

o DGPS : 사용자(위성)에 탑재된 GPS 수신기의 데이터와 지상에 있는 기준국에 설치된 GPS 수신기 데이터를 동시에 이용해서 위치를 결정하는 시스템

o 모델의 정밀도 : 실제상황과 모델에 의한 시뮬레이션간의 차이가 항상 존재하는데 이 격차를 줄이기 위해서는 모델링을 정밀하게 해야하는데 이를 모델 정밀도라 함

o 위성시뮬레이션: 위성의 동작상태를 수학적인 모델을 통하여 모사하는 것을 일컫는 것으로 위성이 운용되는 우주공간의 환경관련 사항과 위성 자체에 대한 모델을 통하여 시뮬레이션을 수행

o 정지궤도 : 정지궤도란 위성이 정지된 상태가 아닌 위성의 고도가 높아지면서 위성의 공전속도가 8km에서 점점 줄어 적도 상에서 위성의 공전각속도와 지구의 자전각속도가 일치하여 지상에서 볼 때 상대적으로 위성이 정지해 있는 것처럼 보이는 궤도. 이 고도는 38,400km이고 주로 통신위성의 궤도로 사용

o 저궤도: 저궤도는 고도가 150 km에서 2000km정도의 비교적 낮은 고도에 위성이 위치하는 것으로 지구탐사위성이나 군사위성을 운용하는 궤도이다.