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위성영상활용

국민안전과 국민 삶의 질 향상을 위한 고부가가치 위성정보 활용

다목적실용위성(아리랑)과 천리안 위성이 촬영한 위성영상은 국토관리, 재해재난 감시, 해양수자원 관리, 농업임업 응용, 환경기상 관측, 국가안보 등 다양한 분야에서 활용되고 있는데, 최근 이러한 위성영상은 4차 산업혁명 시대에 고부가가치를 창출하는 중요한 빅데이터로 부상하고 있다. 이에 발맞춰 우리나라도 위성영상정보를 활용한 새로운 국가전략을 수립했다.

우리나라는 저궤도 아리랑 위성과 정지궤도 천리안 위성을 통해 서브미터급(70cm, 55cm급) 고해상도 위성영상과 레이더ㆍ적외선 영상 등 다양한 위성영상 자산을 확보하고 있다. 연간 약 10만 장의 위성영상을 확보, 민간은 물론 위성정보 활용협의체를 통해 정부부처와 산하기관을 대상으로 2011년부터 2019년까지 33,250장의 다목적실용위성 표준영상과 50,126장의 부가처리 영상을 제공하였다.

한국항공우주연구원은 세계 최고 수준의 첨단 고해상도 위성과 초소형 위성 군집 운영을 통해 준실시간으로 위성영상을 촬영해 가뭄ㆍ지반침하ㆍ홍수 등 각종 재난 및 재해에 대비하는 국가 안전ㆍ위기관리 서비스를 실현해 나갈 예정이다. 또한 천리안위성 2A호와 2B호 등 고성능 정지궤도위성 영상을 활용해 정확한 기상관측과 대기오염물질의 한반도 유입 조기 감지 등 국민 생활에 밀접한 환경 예ㆍ경보 서비스도 제공할 예정이다.

  • 01국가위성정보활용지원센터

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    국가위성정보활용지원센터는 국가 위성 통합운용과 위성 정보의 체계적이고 효율적인 활용을 위한 전문기구로 첨단위성 운영기술 개발, 위성 정보를 활용한 연구개발 등을 수행한다.

    국가 중장기 우주개발 정책에 따라 국가 안보, 공공 수요를 충족시키기 위해 위성정보 활용 협의체를 구성하여 총 28개 정부 기관을 대상으로 위성영상을 공급하고 있다. 또한 위성 영상을 이용한 도시 지역 변화탐지 분석, 고부가 영상 및 한반도 모자이크 영상 제작, 위성 영상에 포함된 도로, 건물, 자동차, 선박 등 주 관심대상 탐지 알고리즘 개발도 수행하고 있다.

    국가위성정보활용지원센터는 국가 위성정보가 공공 및 민간에서 널리 활용될 수 있도록 국가 위성 정보통합 데이터베이스 및 플랫폼을 구축하고, 사용자가 손쉽게 위성 정보를 얻어 활용할 수 있도록 지원해 국가 위성 정보의 부가가치를 향상시켜 나갈 계획이다.

    국가위성정보활용지원센터 소개자료

    국가위성정보활용지원센터 소개자료

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  • 02위성종합관제

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    한국항공우주연구원은 다목적실용위성 2호를 비롯해 3호, 5호, 3A호, 정지궤도위성 1호, 2A호, 2B호 등 총 7기를 운용하고 있다. 위성 관제는 크게 세 분야로 나뉜다.

    첫 번째는 비행 역학으로 위성이 어느 궤도를 지나가는지 예측, 계산하고 위성을 방해하는 우주 교란력(위성의 상태 변화를 일으키는 우주의 각종 현상)으로 인해 위성의 궤도나 자세가 바뀌면 이를 바로잡아주는 역할을 수행한다.

    두 번째는 임무 계획으로 사용자의 요청에 따라 위성이 어떤 임무를 수행할지 일정을 계획한 후 위성에 명령을 보낸다. 24시간 동안 지나는 궤도와 시간대별 위치에 따라 카메라의 작동 시기, 자세기동, 교신 여부 등의 계획을 정밀하게 수립한다.

    세 번째는 실시간 운영이다. 실시간 운영은 위성이 명령받은 계획에 따라 임무를 정상적으로 수행하도록 하는 업무이다. 지구 상공 600~800km에서 초속 7km의 속도로 비행하는 위성은 한반도 상공을 통과하는 시간이 10분 정도에 불과하다. 이 짧은 시간 동안 위성이 촬영한 영상뿐만 아니라 위성 상태 정보도 전달 받는다. 또한 위성이 할 일에 관한 명령을 보내기도 한다.

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  • 03국내 및 해외 지상국 안테나 운영

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    한국항공우주연구원은 위성과 지상국의 통신 가능 영역을 넓혀 위성 활용의 극대화를 위해 국내ㆍ외에 지상국을 구축, 운영하고 있다. 대전 본원에는 저궤도위성 관제ㆍ수신용 안테나 2기 및 정지궤도 관제ㆍ수신용 안테나 3기를 운영하고 있다,

    해외에서는 2004년 남극 세종기지에 저궤도위성 관제용 소형 안테나를 구축, 운영하고 있으며, 2014년에는 마이크로네시아 웨노섬에 저궤도 및 정지궤도위성 관제용 소형 안테나를 구축, 운영하고 있다. 이외에 노르웨이 KSAT(Kongsberg Satellite)와 독일 우주청과의 계약을 통해 노르웨이 스발바드, 독일 노이스탈리치 지상국에서 안테나를 운영하고 있다.

    위성에서 촬영한 영상은 대전 본원과 노르웨이 스발바르에 있는 위성안테나를 이용해 받고, 남극 세종과학기지와 마이크로네시아 웨노 섬에 있는 안테나로는 위성의 상태를 확인하고 있다.

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  • 04지상시스템 개발

    지상시스템은 위성운영을 위한 시스템으로 한국항공우주연구원은 효율적인 위성 운영을 위한 연구개발을 지속적으로 수행하고 있다. 운영업무 자동화뿐만 아니라 안정적인 위성 운영을 위해 위성상태 모니터링 및 이상감지에 인공지능을 적용하기 위한 연구를 진행 중이다.

  • 05우주물체 충돌 감시

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    한국항공우주연구원은 우주파편 충돌위험 종합관리시스템과 위성 근접 우주물체 대응 업무 자동화 지원 툴을 활용하여 다목적실용위성, 정지궤도위성에 대한 24시간 우주물체 충돌감시를 수행하고 있다.

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  • 06위성 활용기술 연구

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    한국항공우주연구원은 국내 위성영상 활용을 촉진하기 위해 다양한 위성영상 및 관련 정보를 제공하고자 다양한 연구를 수행하고 있다. 위성영상을 효율적으로 활용하고 정확도 높은 정보를 생성할 수 있도록 위성영상 제품의 다양화, 다중위성 영상의 융ㆍ복합 활용기술 개발, AI 기반의 위성영상 활용기술 개발 등을 진행 중이다.

    6-1. 위성영상 제품의 다양화 위성영상이 제공하는 분광정보를 효과적으로 활용할 수 있도록 위성영상의 정보를 사용자 친화적인 형태로 분석ㆍ생성하는 부가산출물 다양화 연구를 진행하고 있다. 위성영상 제품 검증 및 개선을 위해 지속적인 관측 및 지상타워 구축 등 다양한 노력을 기울이고 있으며, 대기보정을 통해 지표면 정보를 산출하고 식생지수, 토양수분, 운량 산출 등 활용성이 높은 위성영상 제품 개발 연구를 진행 중이다.

    6-2. 다중위성 영상의 융ㆍ복합 활용 다양한 국내외 위성영상을 활용하기 위한 다중센서 위성영상의 융ㆍ복합 활용기술 개발연구를 수행 중이며, 다중센서 위성영상의 분석에 필수적으로 요구되는 상대기하보정 등의 전처리 알고리즘 개발도 수행중이다. 독자기술 개발을 위한 국내 위성 융합 연구 뿐 아니라 해외 위성과의 융합 활용 연구 역시 활발하게 이루어지고 있다.

    6-3. AI 기반 위성영상 활용 AI 첨단기술을 접목한 위성영상 분석 알고리즘 개발 또한 수행 중이다. 현재 다목적실용위성과 해외위성의 고해상도 영상을 기반으로 AI 연구 및 검증용 데이터베이스를 구축하고, 선박ㆍ비행기ㆍ차량ㆍ건물 등의 물체를 대상으로 객체인식 알고리즘을 개발하고 있다. 또한, 국내외 영상을 이용하여 육상ㆍ대기ㆍ환경 분야에서의 다양한 현상에 대한 추정 및 예측 연구를 수행하고 있다.

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  • 07대정부 활용 및 정부 정책수립 지원

    한국항공우주연구원은 정부의 위성정보 활용지원 업무를 전담하고 있으며, 위성정보활용협의체(‘19.4월 기준 28개 정부기관)를 운영하여 위성정보의 안정적인 공급과 활용기술 지원을 수행하고 있다. 협의체 기관을 대상으로 위성정보 공유ㆍ활용 플랫폼 구축을 통해 실용화기술 개발 및 보급, 국가 안보를 위한 위성 영상 활용에 기여하고 있다. 또한 국가위성활용 계획 및 정책 수립 시 이를 지원하여 지속적인 우주분야 정책을 수립과 국내 위성정보 활용현황 제공에 기여하고 있다.

  • 08위성영상을 활용한 국제협력

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    인터내셔널 차터(International Charter)는 대형 재해가 발생하였을 때 피해상황 파악 및 복구 지원을 목표로 위성영상을 공유ㆍ활용하는 국제협력 프로그램으로 인공위성을 보유한 전 세계 17개 우주개발 기관들이 참여하고 있다. 한국항공우주연구원은 2011년에 정식회원 기관으로 가입하여 연간 500장 이상의 다목적실용위성 영상을 제공하고 있다. 우리나라도 2017년 11월 포항 지진과 2019년 4월 강원도 산불 발생 당시 인터내셔널 차터를 통해 다양한 해외위성 영상을 제공받아 국가 재난 재해 관리 및 지원 등에 활용했다.

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