mecㆍviewer v1.4 :: [위성]161020_NASA JPL의 이산화탄소 원격탐사 미션 OCO-2 및 OCO-3 소개

항공우주산업기술동향 14권 1호 (2016) pp. 112~120

http://library.kari.re.kr

에서 보실 수 있습니다.

기술동향

NASA JPL의 이산화탄소 원격탐사 미션

OCO-2 및 OCO-3 소개

진경욱*

Introduction to OCO-2 and OCO-3 missions of NASA

JPL for Global Carbon Dioxide Measurement

Jin, Kyoung-Wook*

ABSTRACT

Global atmospheric carbon dioxide measuring mission from NASA JPL was introduced.

Mission objectives and characteristics of the OCO-2 spacecraft were presented. The instrument
of OCO-2, which is a grating spectrometer for detecting the carbon dioxide using
near-infrared spectral bands, was described. The measurement approach of the payload was
explained. The validation of OCO-2 data and the products from the OCO-2 data were
introduced as well. OCO-3, the follow on mission of OCO-2 was summarized.

초 록

NASA JPL의 전 지구 이산화탄소 측정 미션인 OCO-2에 대해 소개하였다. OCO-2 미션의 중

요 목적에 대해 소개하고

OCO-2위성의 특징에 대해 간단히 기술하였다. 이산화탄소 관측을 위

해

OCO-2에 장착된 탑재체인 근적외선 분광기와 이를 이용한 이산화탄소 측정의 원리에 대해

설명 하였다

. 또한 OCO-2 데이터의 검증과 현재 운용 중인 OCO-2 위성 자료 산출물에 대한 예

를 기술하였다

. 마지막으로 OCO-2의 후속미션인 OCO-3에 대해서도 간단히 소개하였다.

Key Words : Carbon Dioxide, CO2, OCO-2, OCO-3

* 진경욱, 한국항공우주연구원 위성연구본부 정지궤도복합위성체계팀

kwjin@kari.re.kr

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

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1. 서 론

1.1 OCO-2 미션

자료:http://oco.jpl.nasa.gov

그림

1. OCO-2 미션 형상도

OCO-2미션[1, 2]은 실패한 OCO[3]의 후속

프로그램이다

(그림 1). OCO-2는 이산화탄소의

공급 및 감소

(source & sink)를 파악하고[4], 계

절적인 주기와 관련한 이산화탄소의 변동성을

정량적으로 측정하기 위해 필요한 정확도

, 해상

도 및 관측 범위를 가진 위성기반의 대기 이산

화탄소 측정 임무를 가지고 있다

. 2년의 미션

기간 동안

OCO-2는 태양동기궤도로 운영되며

과학적인 임무측면에서 시너지를 높이기 위한

A-Train

위성들

(CloudSat,

CALIPSO

and

PARASOL)과 함께 운영 및 활용될 예정이다.
위성의

적도

통과

시각

(eqator

croosing

ascending node)은 13:30(Mean Local Time)이
다

. 태양이 비추는 전 지구면 관측영역자료는

약

16일(233 revolutions)에 획득이 가능하다.

OCO-2위성에 장착된 탑재체는 3개의 분광기로
구성되어 있으며

, 근적외 스펙트럼 영역에서 이

산화탄소와 산소분자의 의해 반사된 빛을 측정

하도록 설계되어 있다

OCO-2 미션이 가지는 중요한 의미들을 정리하

면 다음과 같다

1. OCO-2는 이산화탄소의 배출 지역 및 이의 시

간에 대한 변화에 대한 이해를 높이기 위한 새

로운 위성 미션임

2. 대기로 방출된 이산화탄소 중 대기에 머물지 않

는 이산화탄소의 흡수

(sink) 매커니즘은 무엇인

지에 대한 이해가 부족하며

, 이러한 문제를 해

결하는데 기여함

3. OCO-2에 적용된 혁신적인 기술을 바탕으로 향

후 추진될 차세대 이산화탄소 관측용 위성시스

템을 구축하고 향상시키는데 기여함

4. 주요한 온실가스인 이산화탄소의 배출을 제어하

기 위한 위성용 관측 자료의 유용함을 검증하는

중요 자료로 활용

2. 본 문

2.1 OCO-2위성 임무

OCO-2 미션은 이산화탄소가 지리적으로(지역

규모의 관측 범위

) 어떻게 분포되어 있는 지, 이

러한 분포가 시간에 따라 어떻게 변화하는 지를

연구하여 이산화탄소의 발생과 소멸

(source and

sink)에 대한 이해를 획기적으로 높이기 위한 목
적을 가지고 있다

. OCO-2는 지구대기에 존재하

는 이산화탄소의 분포를 밝히기 위해 필요한 충

분한 정확도와 해상도를 가진 위성 자료를 제공

한다

. 또한 OCO-2 자료는 전 지구 탄소 순환 모

델의 향상 및 이산화탄소의 대기 분포 농도에 대

한 예측의 불확실성을 감소시키며

, 보다 정확하

게 전 지구 기후변화 예측을 할 수 있도록 기여

할 전망이다

. OCO-2 미션의 목표는 아래와 같이

요약된다

1) 2년 동안 약 16일 주기로 대륙과 해양에서,

지역 규모

(~1000km)로 0.3% 이하의 오차 범

위 내에서

, 대기에 분포하는 이산화탄소의 농

도를 추정하기 위한 위성기반의 관측 자료

제공

114

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

2) OCO-2데이터의 저장, 검보정 및 Science 자

료 및 지구물리 자료의 제공

(NASA DAAC

주관

)

3) OCO-2로부터 획득한 위성기반 자료의 검정 및

분석 개념을 향후 추진하는 새로운 이산화탄소

모니터링 위성미션에 활용

2.2 OCO-2 위성 및 탑재체

OCO-2 위성의 제작은 Orbital Sciences Corp에

서 맡아 추진하였으며

BUS 시스템은 Orbital의

LEOStar-2 형상에 기반을 두었다(그림 2). 위성의
크기는

2.12m(L) x 0.94m(W) 로 공중전화 박스

정도 크기다

. 위성의 열 제어 시스템은 능동/수동

형의 조합으로 이루어져 있다

. 수동형 컴포넌트에

는

thermal radiator, blankets 및 thermal paints

등이 있다

. 탑재체의 광학계는 수동라디에이터에

의해

267K까지 냉각되며, Focal plane array의 경

우

pulse tube cryocooler에 의해 123K까지 냉각

이 이루어진다

. 위성에 필요한 요구 전력은 815W

이며

, 태양전지판은 궤도상에서 평균 900W의 전

력을 생산할 수 있다

위성 통신 시스템은

S-Band 와 X-Band를 이

용한다

. uplink 커맨드의 경우 이중 S-band 수신

기를 이용하며

, Science 및 housekeeping (health

status data)는 150Mbps의 속도로 X-band 송신
기 및 위성 면에 장착된

X-band patch 안테나를

이용하여

downlink 된다. 다른 위성들과 다르게

OCO-2는 위성의 자세를 조정하는데 추력기를
이용하지 않고 네 개의 리엑션휠을 이용한다

. 궤

도 조정에는

4개의 탑재 추력기를 이용한다. 추

력기는

Hydrazine propellant를 사용하며 추진시

스템은

45kg의 hydrazine을 탑재하고 발사되었

다

자료:http://oco.jpl.nasa.gov

그림

2. OCO-2 위성(위) 및 탑재체(아래)

OCO-2위성은 한 개의 탑재체[5, 6](제작사:

Hamilton Sunstrand)를 장착하고 있다(그림 2 & 3).
탑재체는

3개의 고해상도 분광기로 텔리스코프(f/1.8

Cassegrain Telescope)를 공유하는 구조로 설계되어
있다

. 1.6m x 0.4m x 0.6 크기에, 무게는 135kg이며,

요구전력은

125W이다. 분광기는 근적외선 스펙트럼

영역에서 지구 표면에 의해 반사된 태양 빛이 이산

화탄소와 산소 분자에 의해 얼마나 흡수되는 지를

측정하도록 설계되어 있다

(그림 3 & 4).

자료:http://oco.jpl.nasa.gov

그림

3. OCO-2 탑재체(분광기)와 광학시스템

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

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자료:http://spaceflight101.com

그림

4. OCO-2 탑재체의 분광 원리

각 분광기는 이차원 픽셀

(1024 X 1024)의

FPA(Focal Plane Array)를 가지고 있으며, 2개의
이산화탄소 분광채널은 감광물질로

mercury

cadmium telluride를 사용하며, 1개의 산소분자
A-band 채널은 실리콘을 이용한다. 이산화탄소와
산소분자가 특정 파장 대에서 흡수가 되면 스펙트

럼은 바코드와 같은 검은색 줄이 형성되며

, 이러한

검은색 줄에 흡수된 빛을 분석함으로써 그 위치에

서의 대기 중 이산화탄소와 산소분자의 분포량을

추정할 수 있다

OCO-2 탑재체의 헤리티지 미션 및 탑재체로는

Aqua위성의 TOMS(Total

Ozone

Mapping

Spectrometer),

AIRS(Atmospheric

Infrared

Sounder) 및 Aura 위성의 TES(Tropospheric
Emission Spectrometer) 등이 있다. 산소 분자 분
광기의 해석능

(resolving power)는 약 20000이며, 2

개의 이산화탄소 분광기들의 해석능은 약

19000이

다

. 측정 오차를 야기하는 전기적 노이즈를 최소화

하기 위해 각 분광기의 검출기는 매우 낮은 온도

가 유지되어야 한다

. 이를 위해 Cryocooler를 이용

하여 약 –

150 °C 까지 검출기의 온도를 낮추게 된

다

. 이산화탄소 측정을 위한 분광기들은 각각 1.61

및

2.06μm의 중심 파장대의 밴드를 이용한다.

1.61μm 은 다소 약한 이산화탄소 흡수 밴드이지
만

, 지구표면 근처의 이산화탄소의 농도에 대해 가

장 민감하며

, 이 파장대에서는 다른 대기 성분에

의한 흡수가 거의 없다

. 두 번째 파장밴드인 2.06

m는 이산화탄소를 가장 강하게 흡수하는 파장

대이다

. 또한 이 밴드는 정확한 이산화탄소 측정에

영향을 주는 구름

, 에어로졸 및 대기압과 습도 변

화를 감지할 수 있는 장점이 있다

. 또 다른 스펙트

럼 대역인 산소분자

A-band(중심 파장:0.765μm)

는 빛의 경로에 존재하는 산소 분자의 양을 보여

준다

대기 중 이산화탄소의 농도를 정확하게 계산하

기 위해서는 대기 중에 두 번째로 많이 분포하는

기체인 산소분자와 비교하는 것이 필요하다

. 산소

분자의 농도는 거의 일정하고 대기 중에 고르게

분포하기 때문에 이는 훌륭한 기준측정자료의 역

할을 해준다

. 산소 A-band 스펙트럼을 통해 이산

화탄소 측정에 영향을 주는 구름

, 에어로졸 및 지

표면의 지형효과 등도 추정할 수 있다

. 이 밴드의

측정치는 대기의 지면 기압 및 태양 빛의 경로 길

이를 측정하는 데 이용된다

. 각 분광기는 3개의 각

분광영역에서

400개 이상의 다른 색(파장 밴드)을

구분할 수 있도록 설계되어 있다

(그림 5). 하지만

이들

3개의 밴드는 구름에 특히 민감하다. 산소

A-band 채널의 경우 어떤 다른 위성용 센서들에
비해서 대륙 위에서의 엷은 구름에 대한 민감도가

높다

. 정확한 이산화탄소 측정을 위해서는 관측에

영향을 주는 요소들

(구름, 에어로졸, 지형 등)의 효

과를 제거해야 한다

[7, 8]. OCO-2 는 매우 촘촘한

관측 샘플

(한 번의 위성 공전에 약 69000개의 관측

치 획득

)를 통해 이러한 요인들에 의한 오차를 보

상할 수 있다

. 연구에 의하면 획득한 자료 중 최소

10% 이상의 데이터는 0.3~0.5%(1-2 ppm)의 정확도
로 이산화탄소농도를 측정할 수 있는 구름이 없는

(cloud-free) 영역의 자료를 제공할 수 있다.

OCO-2위성은 데이터의 품질을 향상시키고 유효

성 검증을 위해 세 가지 관측모드

(nadir, glint,

target)로 운영된다(그림 6). 세 관측모드의 샘플링
속도는 초당

12 sounding으로 동일하다. Nadir모

드는 탑재체가 위성의

ground track에 대해 수직

으로 내려다보며 관측하게 되며

, 이 관측 모드는

지표면에서의 공간해상도가 가장 높다

. 하지만 어

두운 해상 위에서나 눈으로 덮인 지역의 경우 적

절한 관측이 이루어지지 않는 단점이 있다

. Glint

모드는 태양 빛의 반사가 가장 강한 지점

(glint

spot)으로 탑재체가 향하게 하는 관측모드이며, 이

116

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

경우

nadir 관측에 비해 100배 높은 신호를 재공

하기 때문에 어두운 해상 위에서의 관측에서

SNR

값을 현저히 높일 수 있다

. OCO-2는 16일의

ground track repeat cycle 동안 nadir/glint 모드
를 번갈아 가며 촬영하며

, 따라서 약 한달 동안 각

모드 별 전 지구 커버리지 관측 데이터를 얻을 수

있다

. Target-tracking 모드의 경우 지상의 한 지점

을 택해서 약

9분 동안 같은 지점을 관측하는 것

이다

. 이 때 12960개의 샘플을 획득할 수 있다.

Target 관측모드는 지상의 태양 관측용 Fourier
Transform Spectrometer가 설치된 장소들을 위성
이 지날 때 관측을 수행하여

, 위성에서 관측한 자

료의 시스템 혹은 랜덤 에러를 보정하기 위한 목

적으로 사용한다

자료:http://www.eorc.jaxa.jp

그림

5. OCO-2 탑재체 3개의 채널 별 분광대역

자료:http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/OCO-2/documentation,

Level 2 ATBD

그림

6. OCO-2 탑재체 관측모드:

a) Nadir, b) Glint, c) Target

2.3 OCO-2 측정 원리

OCO-2의 핵심적인 과학 임무는 이산화탄소의

배출과 감소가 일어나는 지역적 분포를 전 지구적

으로 측정하는 것이다

. 하지만 OCO-2미션은 이산

화탄소

source/sink를 직접적으로 측정하는 대신

이를 유추하기 위해 가상의 대기 기둥에서의 평균

건조 대기의 이산화탄소

mole fraction 데이터

(Xco2) 를 자료동화모델의 입력 자료로 이용하여
간접적으로 구한다

. Xco2의 대표 값을 구하기 위

해서

OCO-2는 주어진 장소에서 특정 파장 대에서

지구표면에서 반사된 빛의 강도를 측정한다

. 대기

중의 가스 분자들은 특정 파장영역에서 태양광선

을 흡수하는 성질을 가지고 있다

. 태양광선이 지구

대기층을 통과할 때 대기 중에 존재하는 가스 분

자들은 각각의 특징적인 자국을 만든다

. OCO-2

분광기는 이러한 대기 중의 가스 분자들이 만드는

자취

(흔적)를 감지하며, 흡수한 정도에 따라 다르

게 나타나는 스펙트럼을 통해 분광기가 측정하는

지역에서 얼마나 많은 분자가 분포하는지를 알려

주게 된다

OCO-2 탑재체는 지구표면 근처에서의 데이터를

수집하는데 초점을 둔다

. 왜냐하면 대부분의 이산

화탄소의

source와 sink는 지표면 근처에 존재하기

때문이다

. 이러한 source와 sink 정보를 얻기 위해

서는 탑재체에 감지되는 태양광은 모든 대기층을

통과한 자료를 분석해야 한다

. 하지만 대기 중에

구름

, 에어로졸이 존재하거나 굴곡이 심한 지형에

반사되는 경우

, 태양광의 통과에 장애가 발생하게

된다

. 이러한 관측 과정에서의 불확실성을 줄이기

위해서

OCO-2 탑재체는 매우 조밀하게 샘플을 확

보한다

. Nadir모드의 경우 한 개의 샘플은 3kmx

3km 영역을 커버하게 되는데 1회 위성이 궤도를
도는 동안 최대

72000개의 샘플(sounding)을 얻게

된다

. 따라서 구름, 에어로졸 및 지형변화가 심한

지역의 자료가 포함되더라도 충분한 수의 고품질

샘플을 얻을 수가 있다

OCO-2위성이 적도를 통과하는 시간대는 지역

시각으로 약

1:35pm으로, 이 시간대는 반사되는

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

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태양광의

SNR값이 최대인 관측 치를 획득할 수

있으며

, 또한 Xco2의 일 평균치에 가장 가까운

값을 얻을 수 있는 장점이 있다

2.4 OCO-2 데이터의 검증

가상의 대기 기둥

(column)에 대해 평균한 건조

대기의 이산화탄소

mole fraction 데이터(Xco2)를

검증하기

위해

지상관측용

FITRs(Fourier

Transform Infrared Spectrometers)를 이용한다.
FITR는 여러 장소에서 정밀하고 정확한 Xco2자료
를 획득하여 위성자료와 비교하게 된다

. OCO-2데

이터의 검증

[9, 10] 을 위해서는 보다 정밀한 분광

해상도 및 유사한 수직적인 민감도를 가지며

OCO-2와 동일한 흡수 밴드에서 FITR관측 값을 획
득하는 것이 필요하다

. FITR에서 획득한 대기에서

의 분광관측의 적절한 해석 및 산소분자와 이산화

탄소의 스펙트럼 특성을 분석하기 위해서는 실험

실에서 사용되는 매우 정밀한 관측기기도 이용된

다

. 지상 및 항공기에서 관측한

in situ 이산화탄

소 측정 자료는

, 위성관측에서 획득한 Xco2 값의

검증에 중추적인 역할을 한다

in situ 관측 자료의

장점은 다음과 같다

매우 좋은 절대 정확도를 가짐

항공관측을 이용하면 수직변화 프로파일을

얻을 수 있음

항공관측의 경우 수평적인 변화량도 측정 가

능함

오랜 기간에 걸친 자료의 오차

(바이어스)를

추정할 수 있음

대기 중의 에어로졸 효과에 덜 민감함

2.5 OCO-2 산출물

OCO-2 Level 1B ATBD(Algorithm Theoretical

Basis Document) 문서에는 탑재체 레벨의 관측 데
이터

(L1A 자료)를 복사 보정된 스텍트럼 형식의

자료

(L1B 자료)로 변환 처리 하는 과정과 L1B 데

이터에 대해 기술되어 있다

[11,12]. <그림 7>은

OCO-2 데이터 처리(L0 ⟶ L1B )과정을 보여 주는
흐름도이다

자료:http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/OCO-2/documentation,

Level1B ATBD

그림

7. OCO-2 L1B 데이터 지상처리 흐름도

Level1B 데이터 처리는 탑재체 원시 자료를 보

정된 복사량 자료로 변환하는 일련의 과정이다

. 흐

름도

(그림 7)에서 보듯이 위성의 이동 방향에 대해

Cross-track 방향으로 8개의 샘플이 획득되며 이
L1A 스펙트럼 자료(원시 자료)에 대해 각 픽셀에
대해 계산한

Dark Current 값을 제거한 뒤에, 이

득 값

(Gain Coefficients)을 적용하여 L1B 복사량

값으로 변환하게 된다

100 ~ 1000km 공간해상도에서 시스템에러(바이

어스

)가 0.3%이상일 경우, 실제 이산화탄소의

source/sink에 의해 만들어 지는 Xco2 gradients
와 바이어스가 만들어 내는

Xco2 gradients를 구별

하기가 어렵다

. 따라서 CO2 flux 값을 추정하기 위

해서는

Xco2 절대 정확도는 0.3%보다 높아야 한

다

. Xco2 는 대기의 가상 육면체 기둥 내의 건조

공기량에 대한 이산화탄소의 량으로 정의된다

. 한

편 건조 공기 내의 산소 분자량은 일정하므로 건

조 공기량에 대한 산소분자의 비를 이용하여

Xco2 는 산소분자량에 대한 이산화탄소 농도의 비
를 통해 구할 수 있다

대기 중의 원소들

(산소분자 및 이산화탄소)에 의

해 흡수

/산란되는 광자(solar photons)를 탑재체에

서 측정하게 되므로

, 광자가 대기층을 통과하면서

만드는 광학적 패스를 정확하게 계산하는 것

(구름,

에어로졸 및 지형지물에 의한 산란효과를 정확하

118

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

게 보정하는 작업

)이 추정 알고리즘(retrieval

algorithm)의 핵심 요소이다. Column-averaged CO2
dry dir mole fraction(Xco2) Level 2 데이터를 계산
하는 문서는

OCO-2 Level2 Full Physics Retrieval

ATBD[12] 에 소개되어 있다. <그림 8>은 OCO-2
Level1 데이터를 이용하여 주요 물리 변수(e.g.
Xco2)인 Level2 자료를 생성하는 과정에 대한 순서
도이다

. 대기와 지표면 상태 및 특정 관측에 대한

초기 추정 값을 바탕으로 포워드

(forward) 모델을

통해

OCO-2 탑재체의 산소 및 이산화탄소 밴드에

서의 복사스펙트럼 및

Jacobian을 계산한다. 탑재

체 모델을 통해

ILS(Instrument Line Shape)함수를

이용하여 계산된 복사스펙트럼과의 컨별루션을 구

하고

, 탑재체에 의해 관측되는 실제 스펙트럼을 모

사하기 위해 탑재체의 편광성분을 보정한다

. 포워

드모델의 지표

-대기 상태벡터는 위성에 의해 관측

되는 복사량에 영향을 주는 대기와 지표와 관련된

모든 요소들을 포함하고 있다

관측한 값을 토대로 이산화탄소 분포를 역으로

추정하는

Inverse 방법은 Optimal estimation

approach로 각 관측 샘플(sounding)에 대한 관측
값과 계산 값의 차이를 최소화하기 위해 계속해서

상태 벡터를 수정

·보완해 가는 방법을 이용한다.

대기 상태벡터가 관측 값과 최대로 일치하는 값을

보일 때 알고리즘은 최종적으로

Xco2와 Xco2에 대

한 오차 값을 결정한다

자료:http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/OCO-2/documentation,

Level 2 ATBD

그림

8. OCO-2 L2자료 산출알고리즘 흐름도

OCO-2가 측정한 이산화탄소 및 산출물 자료들

의 예는

<그림 9>~<그림 12>에서 볼 수 있다.

자료:http://oco.jpl.nasa.gov

그림

9. OCO-2 자료로 생성한 이산화탄소 분포

(11/21/2014 – 12/27/2014 평균값)

자료:http://oco.jpl.nasa.gov

그림

10. OCO-2 자료로 생성한 이산화탄소 분포(L3

데이터

, 11/21/2015 ~12/06/2015)

자료:http://oco.jpl.nasa.gov

그림

11. OCO-2 자료로 생성한 전지구 이산화탄소

분포

(Column CO2)

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

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자료:http://oco.jpl.nasa.gov

그림

12. OCO-2 자료로 생성한 Chlorophyl

Fluorescence 분포

2.6 OCO-3 미션

OCO-3는 2018년 초 발사를 목표로 추진되고 있

는

OCO-2의 후속 위성 미션이다. OCO-3는 늘어

나는 도시 인구와 화석연료 사용 패턴의 변화와

관련된 이산화탄소 분포에 대한 중요한 질문에 대

한 해답을 찾기 위한 목적을 가진다

. OCO-3 미

션은 주요 열대 우림 지역

(남미, 아프리카, 동남아

시아

-지구에서 지상 이산화탄소를 가장 많이 저장

하고 있는 지역

)에서의 식물/나무에서의 이산화탄

소 배출

/흡수의 일 변화를 탐구하기 위한 최초의

미션이다

NASA에서는 OCO-2미션의 여분의 부품/재료들

을 이용하여 탑재체를 개발하여

ISS(International

Space Station)에서 운용할 계획이다. ISS의 낮은
궤도 경사 값은 적도 및 아열대 지역의 관측에 유

리하며 중위도

(± 52° 지역)도 커버할 수 있다.

OCO-3 미션은 이산화탄소 뿐만 아니라 이들 지
역에서의

SIF(Solar-Induced

chlorophyll

fluorescence)도 측정할 계획이다[13, 14]. 이산화탄
소 및

SIF의 동시 관측은 지구탄소순환을 이해하

기 위해 부족한 자료를 제공해 줄 뿐만 아니라 지

구탄소플럭스 추정을 위한 자료를 제공한다

OCO-3는 빠른 기동이 가능한 2축의 위치결정

구동장치인

PMA(Pointing Mechanism Assembly)

를 가지고 있어 해상에서의 반사 및 검보정 사이

트 관측도 가능하다

. PMA장치는 도심상공에서 약

100km x 100km 영역에서의 고밀도 관측 데이터

를 확보하여 화석연료인 이산화탄소 배출량을 계

산할 수 있는

snapshot mapping 관측모드의 운용

도 가능하다

. 25개의 거대도시가 포함된 넓은 도

시 지역은 화석연료인 이산화탄소 배출량의

75%

를 차지하며

, 향후 10년 동안 이들 지역에서 년

10% 이상의 빠른 배출량 증가를 보일 것으로 예
측하고 있다

OCO-3 데이터는 ISS에 장착된 다른 탑재체들

(ECOSTRESS(ECOsystem

Spaceborne

Thermal

Radiometer Experiment on Space Sation) 및
GEDI(Global Ecosystem Dynamics Investigation)
자료들과 함께 식생에 의한 이산화탄소 흡수 연구

에도 활용할 수 있을 것으로 전망된다

. OCO-3 탑

재체는

ISS의 JEM-EF(Japanse

Experiment

Module-Exposed Facility)에 장착될 예정이다. 관
측 모드는

OCO-2와 마찬가지로 3가지(Nadir,

Glint 및 Target 모드)로 운용될 계획이며, 미션
기간은

3년이다.

3. 결 론

지역규모에서의 이산화탄소의

source와 sink를

추정하기 위해 필요한 정확도

, 해상도 및 관측범위

를 가진 위성용 대기 이산화탄소 측정 미션인

OCO-2 프로그램을 소개하였다. 주요 임무와 이를
위한 위성버스 및 탑재체를 소개하고

OCO-2 탑재

체의 측정 원리에 대해 기술하였다

. 또한 OCO-2

자료의 검증 방법과 검증이 완료된 데이터 산출된

자료들의 예를 보였다

. 비교적 짧은 2년의 임무 기

간을 보완하기 위해

ISS에 동일한 탑재체를 장착

하여 유사한 과학적인 임무를 수행하기 위한

OCO-3미션에 대해서도 간단히 소개하였다.

OCO-2 위성 자료는 한반도 지역의 기후변화 연

구 자료로써의 활용도가 높을 것으로 기대된다

OCO-2위성은 최소 하루에 한 번 이상 한반도 주
변을 통과하기 때문에 이 자료를 지상에서 측정한

이산화탄소 자료와 비교 분석한다면

, 한반도 지역

의 이산화탄소 변화와 이를 통한 지역 규모의 기

후변화 연구에 유용하게 활용할 수 있을 것이다

120

진경욱 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 112~120

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