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초분광 위성탑재체 연구개발 동향
작성
한국항공우주연구원 박진형 선임연구원
:
(
)
기후변화와 환경문제는 전 세계적으로 관심이 높아지고 있다 대기오염의 관측을 위해
.
지상에서 관측소를 설치하여 운영하고 있으나 해양에서의 관측소 설치는 비용 등의 문제
,
로 제한적이다 대기오염의 특성상 타국에서 전파되어 오는 오염 물질에 대한 관측이 필
.
요하지만 기존의 지상관측으로는 어려운 상황이며 전 지구적인 기후 변화의 측정을 위해
서 인공위성을 위한 원격탐사가 요구되고 있다.
미국
유럽에서 저궤도위성에 초분광센서 탑재체를 이용한 관측이 이루어지고 있으
,
며 자국 영역의 지속적 관측을 위하여 정지궤도위성을 위한 탑재체가 개발되고 있는
상황이다
우리나라에서도
년에 발사될 정지궤도복합위성
호에 동아시아 영역
.
2019
2B
의 환경 및 대기오염 감시를 위한 탑재체가 개발되고 있다.
일반적인 지구관측센서는 한정된 전자기 스펙트럼 영역을 사용하는데 반해
초분광
,
위성탑재체는 관측 스펙트럼 영역을 분광계를 통해 세분화하여 측정함으로써 관심이
되는 특정 물질을 감시할 수 있다 현재 미국의 저궤도위성인
에 탑재된
가
.
Aura
OMI
운용주이며 관심 지역의 지속적인 감시를 위해 정지궤도위성을 위한 미국의
유럽의
이 개발 중이다
GEO-CAPE,
Sentinel
.
OMI
□
는 미
에서 개발된 초분광 위성탑재체로
OMI(Ozone Monitoring Instrument)
NASA
위성에 실려
년에 발사되었으며 고도
의 태양동기궤도에서 운용되고 있
Aura
2004
705km
다
은
에서
에서
. OMI
VIS/UV2(350~500nm)
13km x 24km, UV1(270~310nm)
13km x
의 해상도를 가진다 또한 관측 영역은
동안
이다
48km
.
2sec
2600km x 13km
.
는 저궤도위성으로 전 지구적 감시에 용이하나 같은 지역의 일일 시간 변화에 따
Aura
른 점진적인 환경 감시가 어려운 약점이 있다 아래 그림은
의 하루 동안 측정한 자
.
OMI
료를 컬러로 합성한 결과이다.
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자료
<
: P. F. Levelt, at el, “The Ozeon Monitoring Instrument”, IEEE Trans. on
Geoscience and remote sensing, Vol. 44, No. 5, May 2006>
GEO-CAPE
□
는 대기해양감시를 위한 정지궤도 위성으로 대기환경센서
해양감시센
GEO-CAPE
,
서 및
센서를 탑재하여
년에 발사될 예정이다
CO2
2021
.
은
에 탑재될 대기환경감시 탑재체로서 감시 영역은 아래 그림
GEOMAC
GEO-CAPE
과 같이 북미 전 대륙
를
해상도로 스캔할 예정이다
5000km x 5000km
4km
.
주요 재원으로 측정 대역은
분광 해상도는
로서 오존 이산화질
300~480nm,
0.8nm
,
소 이산화황 및 에어로졸 탐지 임무를 수행할 예정이다
,
.
자료
<
: www.nasa.gov>
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Sentinel
□
시리즈는 전 지구적 환경감시를 위한
Sentinel
GMES(Global Monitoring for
미션을 위해 개발된 환경감시센서 시리즈이다
Environment and Security)
.
는 정지궤도위성을 위한 환경감시 탑재체로 개발되고 있으며
Sentinel-4
MTG-S3
위성에 실려
년에 발사될 예정이다
의 감시영역은 아래 그림과 같이
2018
. Sentinel-4
유럽 및 지중해이며
의 해상도로 감시한다
8km
.
는 저궤도위성을 위한 초분광 탑재체로
년에 발사될 예정이며 이는 미
Sentinel-5P
2016
국
위성의
탑재체와 향후
에서 발사예정인
위성 간의 연속성
Aura
OMI
ESA
Sentinel-5
확보를 위한 것이다 수명은 년으로 고도
궤도에 위치할 예정이다
.
7
824km
.
자료
<
: www.esa.int>
는 저궤도위성을 위한 초분광센서 탑재체로
년 이후 총 기의 발사
Sentinel-5
2020
3
가 계획되어 있다 계획 수명은
년으로 고도
태양동기궤도를 가지며
.
7.5
824km
, 300nm
이하에서
이상에서
의 해상도를 가진다
50 x 15km, 300nm
15 x 5km
.
시리즈의 분광 영역은 다음과 같다
는
의
영역
Sentinel
. Sentinel-4
305~500nm
UV-VIS
에서
의
영역에서
의 분광해상도를 가진다
는
0.6nm, 750-775nm
NIR
0.12nm
. Sentinel-5
의
영역
의
영역
및
270~500nm
UV-VIS
,
685~775nm
NIR
1590-1675nm,
의
의 넓은 분광 영역을
의 분광 해상도로 측정할 예정
2305-2385nm
SWIR
0.25~1.0nm
이다.
분광영역의 차이로 인해
는 오존
질소산화물
황화산화물
포름알데히드
Sentinel-4
,
,
,
,
에어로졸 등의 감시에 이용될 예정인데 비해
와
는 추가로 메탄 이산화
Sentinel 5
5p
,
탄소 및 구름 등의 감시가 가능하다.
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GEMS
□
는 항공우주연구원
GEMS(Geostationary Environmental Monitoring Spectrometer)
에서 개발 중인 정지궤도복합위성
위성에 탑재될 초분광 탑재체이다
년에 발
2B
. 2019
사될 예정으로 동아시아 지역의 에어로졸
이산화질소
이산화황
오존
포름알데하이
,
,
,
,
드의 농도를 실시간으로 측정할 예정이다.
GEMS
GEO-CAPE
Sentinel-4
공간
해상도
7 x 7.64
(km)
4 x 4
(km)
8 x 8
(km)
관측영역
동아시아
북미
유럽
궤도
36,000km Geostationary
관측파장
대역
300~500nm
300~480nm
305~500nm
750~775nm
분광
해상도
0.6nm
≤
0.8nm
≤
0.6nm
≤
(UV-VIS)
0.12nm(NIR)
≤
수명
10 years
5 years
8.5 years
위 표는
와 해외 정지궤도위성 초분광탑재체의 제원을 비교한 것이다
관측
GEMS
.
파장
대역은
으로
의
분광해상도를
가지며
300~500nm
0.6nm
GEO-CAPE,
와 비교하여 유사하나 미세하게 넓은 수준이다
관측영역은
Sentinel-4
.
5000 x
이며 관측 해상도는 서울 기준
로 위도에 따라 해상도가 달라지
5000km
7 x 7.64km
는 특성상
와 유사한 수준을 보여준다
Sentinel-4
.
아래 그림 각국 정지궤도위성 초분광 탑재체의 관측영역을 나타낸 것으로 GEMS,
를 통해 전지구의 지속적 감시가 이루어짐을
GEO-CAPE, Sentinel-4, GMAP-Asia
보여주고 있다.
자료
<
: J.Kim, “Status of GEMS Mission”, GEOCAPE Community Worksop>
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환경 및 기후 문제는 전지구적인 감시와 대응이 필요하며 이를 위해 저궤도위성 초분광
탑재체로
가 운영 중
가 개발 중이며 정지궤도위성 초분광 탑재체로
OMI
, Sentinel 5, 5p
가 개발 중이다 우리나라도 동아시아 영역 관측을 위한
를
GEOCAPE, Sentinel-4
.
GEMS
개발 중이다
를 통해 우리나라 주변의 대기오염 감시만이 아닌 각국 협력을 통한
. GEMS
전 지구적 환경문제 해결에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
이 글은 아래 논문을 참조하여 작성하였습니다.
※
박진형 복준영 임현수 정대원
초분광 위성탑재체 연구개발 동향
한국위성정보통신학회 국내학술발표대회
,
,
,
, “
”,
, 2015.
