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천리안 2B호 발사와 궤도 안착 성공! 미세먼지 분석한다

<KISTI의 과학향기> 제3525호
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코로나-19 방역에 우리나라는 물론 전 세계가 총력을 집중하고 있는 요즘이지만 놓치면 안 될 중요한 뉴스가 있다. 바로 천리안 2B호의 발사 및 정지궤도 안착 성공이다.
 
천리안 2B호는 위성 본체를 국내 독자 기술로 만든 해양 및 환경관측 정지궤도 위성이다. 천리안 2B호는 2011년부터 개발에 들어가 마침내 2020년 2월 19일 남미의 프랑스령 기아나우주센터에서 유럽의 우주개발기업 아리안 스페이스의 우주 발사체인 아리안5ECA에 실려 발사됐다.
 
천리안 2B호는 발사 31분 뒤인 7시 49분에 발사체와 분리됐고, 6분 뒤인 55분에는 호주 야사라가 관제소와 첫 교신에 성공했다. 이로써 발사에 완전히 성공했다. 3월 6일에는 목표 정지궤도인 고도 3만 5786km, 동경 128.25도에 안착하는 데도 성공했다.
 
항상 같은 곳을 볼 수 있는 정지궤도 인공위성
 
천리안 2B호는 천리안 1호, 천리안 2A호, 천리안 2B호로 이어지는 정지궤도 인공위성이다. 정지궤도 인공위성이란 무엇일까? 정지궤도한 인공위성이 정지한 상태를 말하는 것이 아니다. 통상 정지궤도란 적도 상공 3만 5786km 상공의 원 궤도에서 지구의 자전 방향과 같은 방향으로 회전하는 인공위성을 말한다. 이런 인공위성은 지구에서 봤을 때 언제나 같은 위치에 있어 정지궤도 인공위성이라 불린다.
 
정지궤도 인공위성은 어떤 장점이 있을까? 항상 지구상의 같은 장소를 관측할 수 있기 때문에 구름의 이동과 기상상태의 정보를 연속적으로 수집해 기상의 변화를 감시하고 예측할 때 유용하다.
 
2010년 6월에 발사된 천리안 1호는 해외 공동 개발로 위성 본체를 만들었으며 기상탑재체, 해양관측탑재체, 통신탑재체가 포함된 국내 최초 정지궤도 인공위성이다. 24시간 내내 한반도 주변의 기상과 해양을 관측하고 위성통신 시험서비스를 제공하고 있다. 평상시 15분 간격, 태풍과 같은 위험 시에는 최대 8분 간격으로 관측이 가능하다. 원래는 수명이 7년이었으나 탑재체가 정상 동작하고 있어 오는 3월까지 임무를 수행한다.
 
천리안 2B호와 동시에 개발에 들어간 쌍둥이 인공위성, 천리안 2A호는 2018년 12월 5일에 발사에 성공했다. 천리안 2A호는 순수 국내 기술로 제작되었으며 성능이 대폭 향상된 기상탑재체가 장착됐다.
 
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사진 1. 천리안 2B호의 발사 모습. (출처: 아리안 스페이스)
 
 
미세먼지에 대한 정밀 연구 가능
 
천리안 2A호와 천리안 2B호는 대부분의 장비가 비슷한 쌍둥이 인공위성이지만 천리안위성 2A호에는 기상탑재체가, 이번에 발사된 천리안2B호에는 환경탑재체와 해양탑재체라는 두 종류의 탑재체가 있다. 이중 환경탑재체에는 초정밀 광학관측 장비가 있어 미세먼지와 함께 미세먼지를 유발하는 이산화질소, 이산화황, 포름알데히드, 오존 등 20개 대기 오염 물질의 농도를 하루 8번 관측할 수 있다. 대기를 측정하는 초정밀 광학관측 장비는 ‘초분광 영상’이라는 기술을 사용한다. 물체가 빛에 반응하는 파장 정보를 세분화하여 그 성분을 검출하는 것이다.
 
이에 따라 미세먼지 연구의 엄청난 탄력이 붙게 된다. 앞으로는 천리안 2B의 데이터를 이용해 미세먼지를 유발하는 물질이 주로 어디에서 발생하고, 어느 쪽으로 움직이며 어떻게 소멸되는지 상세히 분석할 수 있다.
 
해양관측센서는 성능은 더욱 업그레이드됐다. 천리안1호도 적조나 갈조 등을 관측해왔지만 앞으로는 해빙과 해무는 물론이고 기후변화로 발생하는 해양 환경 변화를 더 상세히 관측할 수 있게 됐다.
 
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사진 2. 천리안 2B호의 구조를 나타내는 3D 모형. (출처: 한국항공우주연구원)
 
천리안2B호의 해양관측센서인 ‘GOCI-2’는 바다 위 250m 떨어진 두 점을 구분한다. 이는 천리안1호와 비교하면 거리 해상도는 2배, 공간 해상도는 4배 개선한 것이다. 해양오염물이 이동하는 양상 같은 해양 환경 정보를 동영상처럼 관측하고, 어장을 탐색하거나 양식환경을 모니터링하는 등 어장정보도 측정할 수 있다.
 
천리안 2B호가 매년 겪는 환경 문제에 빛을 내려줄까? 천리안 2B호의 본격적인 활동을 기대해보자.
 
글: 이인호 칼럼니스트/일러스트: 유진성 작가
 
 
 

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