한국항공우주연구원

  우리가 TV를 시청할 때 우리나라 일기 예보에서 한반도 위로 구름이 흘러가는 영상을 볼 수 있는데, 이 영상이 바로 천리안위성이 우주에서 촬영한 기상 영상이다. 천리안위성은 2011년 4월 1일부터 정규 임무를 시작하여 현재까지 1년 365일 하루 24시간 쉬지 않고 우주에서 한반도, 아시아지역, 지구 전면의 기상 현상을 촬영하고 있다. 한국항공우주연구원에서 천리안위성을 관제하고 기상청에서 천리안위성의 기상영상을 수신/처리하여 국내외 사용자들에게 배포하고 있다.

  천리안위성은 지구 적도 상공 35,800km의 정지궤도에서 동경 128.2°에 위치하면서 기상, 해양, 통신의 3가지 임무를 동시에 수행하는 위성이고, 우리나라에서 최초로 기상을 관측하는 위성이다. 천리안위성 발사 이전에는 일본 등 외국기상위성 자료를 30분 간격으로 수신하여 단순 영상분석을 통한 기상예보지원이 이루어졌지만, 천리안위성 발사 이후에는 약 8분 간격으로 한반도 주변 기상을 집중적으로 관측하고 기상영상 분석뿐만 아니라 독자적인 자료처리로 16종의 기상산출물 생성과 수치예보 지원이 가능해졌다.
  천리안위성의 기상관측임무는 천리안위성에 탑재된 기상탑재체(Meteorological Imager: MI)에 의하여 수행된다. 천리안위성의 기상탑재체(MI)는 가시광선 채널 1개와 적외선 채널 4개로 총 5개의 분광 채널을 가지고 있어서, 하나의 촬영 지역에 대해 1개의 가시광선 영상과 4개의 적외선 영상, 전체 5개의 영상을 동시에 생성한다. 가시광선 채널은 중심 파장이 0.675μm이고 주간 구름 영상, 황사․산불․연무 관측, 대기운동벡터에 활용되고, 중심 파장 3.75μm의 단파적외 채널은 야간 안개 및 하층운, 산불감지, 지면 온도 추출을 위한 것이고, 중심 파장 6.75μm의 수증기 채널은 중상층 대기 수증기량, 상층대기 운동 파악에 사용되고, 중심 파장 10.8μm의 적외1 채널과 중심 파장 12.0μm의 적외2 채널은 구름 정보, 해수면 온도, 황사관측에 쓰인다.
  천리안위성의 가시광선 영상의 공간 해상도는 위성 직하점에서 1km이고, 적외선 영상의 공간 해상도는 위성 직하점에서 4km이다. 지구가 동그란 구 형태로 되어 있기 때문에, 우주에서 천리안위성의 기상탑재체가 촬영한 영상에는 지구 표면의 곡면 효과가 나타난다. 이러한 곡면 효과로 인해, 천리안위성의 직하점의 위치에서 공간 해상도가 가장 좋고, 직하점에서 멀어져 지구의 가장자리 쪽으로 갈수록 공간 해상도가 나빠진다. 예를 들어, 가시광선 영상의 경우, 위성의 직하점(동경 128.2°, 북위 0°)에서 동서 및 남북 방향 공간 해상도는 각각 1km이지만, 동경 127°, 북위 37.5°의 서울 지역에서 동서 방향 공간 해상도는 약 1km로 유지되는 반면에 남북 방향 공간 해상도는 약 1.44km로 나빠진다.
  천리안위성의 기상탑재체가 정규 임무로 촬영하는 영상은 전구 영상, 북반구확장지역 영상, 한반도지역 영상의 3가지이다. 전구 영상에는 천리안위성이 바라보는 지구 전체 모습이 동그랗게 촬영된다. 북반구확장지역 영상은 대략 동경 88°~ 동경 167°와 북위 60°~ 남위 10°의 아시아 및 태평양 지역이 촬영되고, 한반도지역 영상은 한반도를 중심으로 1,000km×1,000km 지역이 촬영된다. 천리안위성의 기상 관측 임무는 정상 관측 모드와 특별 관측 모드의 2가지로 수행될 수 있다. 정상 관측 모드에서는 전구 영상은 3시간 간격으로 촬영하여 하루에 8개가 생성되고, 전구 영상 촬영 이외의 시간에는 북반구확장지역 영상 촬영이 15분마다 반복된다. 태풍, 호우 등의 악기상을 위한 특별 관측 모드에서는 전구 영상 촬영 직후와 북반구확장지역 영상 촬영 직후에 한반도지역 영상 촬영이 추가된다. 한반도는 전구 영상, 북반구확장지역 영상, 한반도지역 영상의 3가지 영상 모두에 포함되므로, 정상 관측 모드에서는 한반도 주변 기상 관측은 평균적으로 약 15분 간격으로 가능하고, 특별 관측 모드에서는 한반도 주변 기상 관측은 평균적으로 약 8분 간격으로 가능하다.  

※ 이 글은 아래 문서를 참조하여 작성하였습니다.
- http://nmsc.kma.go.kr/html/homepage/ko/chollian/choll_info.do
- Cho, Y., "COMS Normal Operation for Earth Observation Mission”, Korean Journal of Remote Sensing, Vol. 29, No. 3, 2013, pp. 337-349
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