아주경제 한준호 기자(미래부 공동취재단) = 밤에도 땅 위를 훤히 내려다볼 수 있는 다목적실용위성인 아리랑3A호가 내일 새벽 우주를 향한 대장정을 시작한다.

아리랑3A호에는 해상도 55㎝급 전자광학카메라와 함께 다목적실용위성 가운데는 처음으로 적외선(IR) 관측 센서가 장착됐다. 해상도 55㎝급이란 땅 위에 있는 가로세로 각각 55㎝ 물체를 점으로 인식할 수 있는 뜻으로 성인 한 사람을 인식할 수 있는 수준이다. 적외선 센서는 땅 위 물체에서 나오는 미세한 열을 감지한다.

한국항공우주연구원은 다목적실용위성 아리랑 3A호가 26일 새벽 3시 8분 46초(현지시각)쯤 러시아 모스크바 남동쪽 1800㎞지점의 야스니 발사장에서 러시아 드네프르(Dnepr) 발사체에 실려 발사된다고 25일 밝혔다.

미래창조과학부 박재문 연구개발정책실장을 단장으로 하는 발사관리단은 이날 오전 10시부터 관리단 회의를 열어 아리랑3A호의 기능점검 상태와 현지 기상 상태 등을 종합적으로 검토한 결과 발사에 이상이 없다는 결론을 내렸다. 최석원 항우연 아리랑3A호 사업단장은 “아리랑3A호는 발사 준비를 사실상 마쳤다”며 “26일 새벽 예정된 시각에 정상 발사될 예정”이라고 말했다.

아리랑3A호의 발사용역을 맡은 코스모트라스사 측도 “한국의 아리랑 3A호가 이날 새벽 드네프르 발사체에 실려 발사될 예정”이라고 발표했다.

아리랑3A호가 발사되는 야스니 발사장의 이날 날씨는 대체로 흐렸지만 풍속은 9m로 발사를 하는데 아무런 지장이 없는 상황이다. 항우연과 한국우주항공(KAI), AP우주항공 관계자들은 이날 오전 9시부터 발사조립시험동(ATB)에 임시 설치한 임무컨트롤센터(MCC)에서 6시간 동안 발사 리허설에 들어갔다.

아리랑3A호는 지난해 11월 25일 대전 유성 한국항공우주연구원을 출발해 야스니 발사장으로 옮겨지고 나서 전기계통 기능 시험과 연료주입 등 발사 준비에 들어갔다. 하지만 당초 지난해 12월 24일 발사하기로 한 일정이 늦춰지면서 이달 11일 다시 발사 준비에 들어갔다. 아리랑3A호는 이달 21일 야스니 발사조립시험동(ATB)에서 30㎞ 떨어진 지하발사대(사일로)로 옮겨지고 나서 드네프르 발사체와 최종 조립을 마쳤다. 아리랑3A호는 발사 6시간 전인 25일 밤 9시분부터 발사 준비 태세에 돌입한다. 발사 여부는 발사 5분 전인 26일 새벽 3시 3분경 최종 결정된다.

아리랑 3A호는 옛 소련의 대륙간탄도탄(SS-18)을 개조한 3단 로켓인 드네프르에 홀로 실려 남쪽을 향해 발사된다. 이어 오전 3시40분 남극 트롤 지상국에서 아리랑3A호의 위성 상태를 포함한 원격자료 수신이 이뤄지고 다시 오전 4시 35분쯤 노르웨이 스발바르 지상국과 첫 교신이 시도된다.

위성이 정상작동하는데 필요한 태양광 전지판과 안테나의 정상작동 여부를 포함해 발사 성공 여부는 이때 최종 확인될 예정이다. 항우연은 오후 1시 5분쯤 대전 지상관제센터와 첫 교신이 성공하면 아리랑3호 발사는 사실상 성공한다고 설명했다.

아리랑 3호는 지름 2m, 높이 3.8m, 태양전지판 폭 6.8m에 무게는 1.1t으로, 앞으로 4년간 지구 주변 528㎞ 상공을 하루 15번씩 돌며 밤과 낮 하루 2차례씩 지상관측임무를 수행하게 된다. 특히 국내에서 개발한 적외선 관측 센서는 땅위의 차량이나 건물 등에서 내뿜는 중적외선을 감지해 도시 열섬 효과나 산불 발생, 밤에 움직이는 구름 등을 관측할 수 있다.

적외선 관측 위성은 미국과 프랑스, 독일 외에도 러시아, 중국, 이스라엘, 일본 등이 비공식적으로 보유하고 있다. 이번 발사에서 아리랑 3A호가 정상적으로 우주궤도에 진입해 임무에 들어가면 한국은 세계에서 네번째로 고해상도 적외선 영상을 촬영하는 위성을 보유하는 나라가 된다.

특히 한국은 전자광학카메라와 영상레이더(SAR), 적외선 관측 센서(IR)을 모두 갖추고 밤낮과 날씨에 상관없이 24시간 지상을 감시하는 위성 선진국 반열에 오를 전망이다.

아리랑 3A호 사업에는 총 2373억원의 사업비가 투자됐다. 핵심장비인 적외선 카메라의 센서는 삼성탈레스가 개발했고, 55㎝급 광학카메라의 일부 부품을 수입했지만 카메라 제작 기술 등 주요 기술을 국산화했다. 또 개발에는 한국항공우주산업(KAI), AP우주항공, 대한항공, 한화, 두원중공업 등이 개발에 참여했다.


[일문일답] 아리랑3A호 아리랑3A호 사업단장

▲ 아리랑3A호의 발사준비 상황은?
- 지난해 11월 25일 대전 유성의 한국항공우주연구원을 출발해 같은 달 27일 야스니 발사장에 도착했다. 그 뒤 12월 13일까지 위성의 이송 중 문제가 없었는지 전기계통을 점검하고 위성에 연료주입을 마쳤다. 당초 지난해 12월 24일로 발사일정을 잡았으나 우크라이나 엔지니어들이 발사장으로 오지 못했다. 본격적인 준비는 다시 올 3월 11일부터 시작했다. 위성을 페어링(위성 보호 덮개)이 있는 상단부에 탑재했다. 이달 19일 위성을 조립동으로부터 20㎞ 떨어진 발사대(사일로)로 옮기는 작업을 시작해 21일 사일로에 미리 갖다놓은 발사체와 조립을 마쳤다. 그 뒤 조립동에 설치한 MCC(임무컨트롤센터)에서 텔레메트리(원격교신정보)를 통해 위성과 발사체의 접속 상태를 살펴보고 있다. 현재까지 위성 상태는 양호하고 발사에 이상이 없다.

▲ 발사는 어떻게 이뤄지는가.
- 발사 6시간 전부터 본격적인 준비 태세에 들어간다. 발사 1시간반전 발사대에 파견된 인력이 철수하고 나서도 수시로 위성과 발사체 상태를 모니터링한다. 둘 중 하나라도 이상이 발생하면 즉시 발사는 취소된다. 이런 상황은 발사 5분 전까지 계속된다. 하지만 발사 예정시각 5분 이내로 들어서면 문제가 발생하더라도 발사를 취소할 수 없다.

▲ 발사시간이 새벽으로 결정된 까닭은.
- 발사시간은 야스니 발사장의 위치와 아리랑3A호가 한반도를 지나는 시각에 따라 결정됐다. 아리랑3A호는 낮 1시반 태양동기궤도 위성우로 설정됐다. 오후 1시30분에 적도를 북반구 방향으로 올라가며 통과하도록 했다는 의미다. 오전 10~12시 한반도 상공을 지나는 아리랑2호는 오전 10시반 태양동기궤도로 설정됐다.

▲ 기상은 문제없나.
- 드네프르 발사체는 옛 소련의 대륙간탄도탄이다. 언제, 어떤 기상에서든 발사하게 돼 있다. 풍속이 초속 25m에서도 발사할 수 있다. 날씨가 흐리거나 맑거나는 거의 상관이 없다.(이날 야스니 발사장이 있는 러시아 오렌부르크 지역 기온은 영하 2도, 풍속은 초속 9m)

▲ 드네프르 발사체는 분리되고 나서 어디로 떨어지나.
- 1단 로켓은 연소가 되고 카자흐스탄 사막지대에 떨어진다. 사람이 아예 안 사는 곳이다. 2단 로켓은 아라비아해 상공에서 떨어질 것으로 보인다. 2단 로켓이 떨어지는 지역에는 이미 국제민간항공기구와 국제해사기구를 통해서 공역을 설정해 놓은 상태다.

▲ 발사 성공 여부는 언제 알 수 있나.
- 발사 32분 뒤 남극 트롤 기지에서 아리랑3A호가 보낸 신호를 수신한다. 하지만 여기서는 정확히 성공여부를 확인할 수 없다. 위성이 정상 작동하려면 태양전지판이 성공적으로 펼쳐져야 한다. 발사 1시간 27분 뒤인 노르웨이 스발바르 지상국과 교신이 이뤄질 때 이를 확인한다. 태양전지판이 성공적으로 작동했다는 사실이 확인되면 사실상 성공했다고 봐도 무방하다. 하지만 우주에선 어떤 상황이 발생할지 모르기 때문에 위성의 다운링크 안테나(관측 자료를 지상국에 내려 보내는 안테나)가 정상적으로 펼쳐지고 대전의 항우연 지상국과 교신이 성공하면 최종적으로 발사에 성공했다고 판단할 수 있다.

▲ 발사 직전 결함이 발견돼 발사가 중지되면 언제 다시 발사가 가능한가.
- 위성이냐 발사체냐에 따라 상황이 다르다. 일단 그날 발사는 어렵다고 보면 된다. 위성에 이상이 발생하면 다시 꺼내 고치면 되지만 발사체에 문제가 발생하면 상황이 심각해진다. 상황에 따라 재발사 시점이 훨씬 뒤로 늦춰질 수 있다.

▲ 아리랑3A호는 다른 다목적실용위성보다 낮은 고도(528㎞)에서 궤도를 돌고 하루에 지구 주위를 15바퀴 이상 돈다고 한다.
- 그만큼 더 선명한 영상을 자주 얻을 수 있다. 아리랑3호에는 적외선 센서(IR)뿐 아니라 해상도 55㎝인 전자광학카메라가 달렸다. 카메라를 물체 가까이서 찍으면 더 선명한 영상을 얻을 수 있듯이 고도가 낮아지면 낮아질수록 선명한 위성영상을 얻는다. 일부 해외 군사위성의 경우 고도 200㎞에서 지구주위를 돌기도 한다.

▲ 적외선 센서와 최고 해상도 전자광학카메라 외에도 아리랑3A호가 기존 다목적실용위성보다 개선된 점은?
- 아리랑3A호는 아리랑3호를 바탕으로 만들어졌다. 아리랑3A호는 영상처리 속도가 아리랑3호보다 30% 이상 향상됐다. 앞서 말한 것처럼 아리랑3A호는 매우 빠른 속도로 날면서 지상의 움직임을 순간적으로 포착해야 한다. 빠르게 날면서 포착한 순간을 서둘러 처리해 이미지로 만들려면 그만큼 컴퓨터 처리속도가 빨라져야 한다. 처리속도가 느리면 그만큼 광학카메라가 촬영한 영상을 선명하게 만들지 못하고 흐릿하게 생성한다. 디지털카메라가 셔터스피트가 느리면 빠른 사물이 흐릿하게 찍히는 원리와 같다.

▲ 아리랑3A호에 실린 적외선 센서는 어떤 영상을 찍게 되나.
- 적외선 영역은 파장에 따라 크게 근적외선 중적외선 원적외선이 있다. 아리랑3A호는 중적외선 파장대의 영상을 찍는다. 이 파장은 밤에 영상 획득이 가장 용이한 파장대이다. 근적외선은 가시광선과 중첩되면서 깨끗한 영상을 얻을수 없고 원적외선은 파장이 길고 에너지가 적기 때문에 해상도가 떨어진다 중적외선은 이미 국방 분야에서 검증된 영역이고 열섬효과나 야간 구름 관측 등 과학적 용도의 관측이 용이하다.

▲ 아리랑3A호의 발사체를 드네프르로 선택한 계기는 무엇인가.
- 발사비가 가장 쌌다. 아리랑3A호 발사체를 선택하는 입찰에는 일본의 H2와 유럽의 아리안로켓, 러시아의 로콧과 드네프르가 경쟁했다. 결국 최종적으로 러시아 발사체 2개가 선택됐고 이 가운데 가장 싼 발사비(2500만달러)를 제시한 드네프르가 선택됐다.

▲ 아리랑3A호 개발 사업에서 가장 힘들었던 점은?
- 발사 일정이 계속해서 연기됐던 점이다. 아리랑3A호 발사체를 선정할 당시 러시아와 우크라이나 간에 분쟁이 발생하리라고는 아직 생각하지 못했다. 지난해 4월 러시아가 크림반도를 병합하고 나서 미국과 서방의 제재 때문에 러시아의 발사체 사업이 원활히 추진되지 못했다. 기술적인 어려움은 사실상 없었다.