어떻게 지구 위에서 돌고 있는지, 어느 길로 다니는지, 누가 가장 먼저 시작했는지
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“야, 쟤 뭔데 맨날 너 따라다녀?”“갑자기 무슨 소리야?”“쟤 맨날 네 주변 맴돌잖아. 이름이 뭐래?”“아~위성,아마 쉽게 날 못 떠날꺼야.내가 매력이 좀 넘쳐.”하늘 위에는 스스로 빛을 내는 별(항성),빛을 반사해서 반짝이는 별,그 주위를 맴도는 별그리고 사람이 만든 별이 있다.하지만 진짜 별은태양처럼 스스로 빛을 내는 것을[별]이라고 한다.그리고 이 별이 주는 빛을 받아반사해서 빛을 내는 것들에행성, 위성, 소행성이 있다.가장 쉬운 예로 진짜 별, [태양]을 중심으로행성에 속하는 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성, 명왕성이 있다.그리고 이런 행성 주위를 도는 것이 바로 [위성]이다.위성 역시 스스로 빛을 내지 못한다.매일 밤 하늘에서 보는 [달] 역시 위성에 속한다.영화 제목으로도 잘 알려진 [타이탄] 역시 토성에 속한 위성이다.그럼, 인공위성은?역시 위성과 같다.우리가 인공적으로 쏘아 올려달처럼 지구를 돌게 만든 것이 인공위성이다.물론 그냥 돌라고 올려보낸 것은 아니다.날씨, 과학 실험, 통신 등의 목적을 위해 보냈다.내 주위를 맴도는 인공위성, 널 파헤쳐 주겠어!
- ▲ 과학기술위성 2호 앞면.ⓒ항우연
◆ 신기하다 너, 거기 어떻게 있는거야?대기권 밖으로 쏘아 올려진 인공위성이계속 지구를 돌기 위해서는지구 중력을 이기기 위한 충분한 속도가 필요하다.지구 표면 수평방향으로최소한 7.9km/sec 속도가 돼야 하며이보다 낮으면 지구 중력 때문에결국 지구 쪽으로 다시 되돌아 오게 된다고 한다.지구가 당기는 중력과로켓이 지구를 도는 회전에 의한 원심력이[평행]을 이뤄 지구를 공전한다.인공위성이 도는 궤도가 높아질수록지구에서 당기는 힘이 약해지므로필요한 속도는 느려진다.대신 지구를 한 바퀴 도는데 필요한 시간은 길어진다.인공위성의 높이가 3만 6,000km에 이르면주기가 24시간이 돼지구 자전 주기와 같아진다.따라서 인공위성을 적도 위에서높이 3만 6,000km 궤도에 올리면위성은 지구와 함께 돌게 되고마치 머리 위에 멈춰 있는 것처럼 보인다.◆ 인공위성에게도 길이 있다사람이 각자 가는 길이 다르듯인공위성 역시 크기나 모양, 임무 등에 따라자신만의 길(궤도)이 있다.≫[정지궤도] 위성지구의 자전 주기와 같은공전 주기를 가지고 약 3만 6,000km 고도에서지구 주위를 돈다.때문에 지구에서 보면 항상 [같은] 곳에위성이 떠있는 것처럼 보인다.통신 위성, 기상 위성 등으로 사용된다. [저궤도] 위성≫대기가 거의 0에 가까운,지구 대기의 최상층부를 도는 위성이다.대기 밀도가 거의 없어천문 관측 시 대기 영향을 받지 않는다.500~1,500km 정도 궤도에서 돌면서지구의 아름다운 모습을 찍을 수 있다.지구 광경 사진 대부분이저궤도 위성에서 찍어오는 사진들이며,허블 우주망원경으로 먼 우주를 촬용하기도 한다.주로 원격탐사 위성, 기상관측, 지구관측 등의 목적으로 사용된다.인공위성이 500km 안쪽에서 돌면공기저항 때문에 1년내에 떨어지게 되고,1,500km 이상에서는 지자기 영향을 받는다고 한다. 극궤도] 위성≫[저궤도 위성의 특별한 형태로,북극과 남극을 잇는 궤도를 도는 위성이다.위성이 북극과 남극을 도는 동안 지구는 자전한다.이로 인해 인공위성이 [서쪽]으로조금씩 [치우쳐]가는 현상(인공위성의 서편현상)을 볼 수 있다.관측위성, 군사위성, 일부 기상위성 등으로 사용된다. 타원]궤도 위성≫[극궤도 위성처럼 북극과 남극을 잇는 궤도를 돈다.극궤도 위성과는 달리[계란 모양]의 타원궤도를 그리며 지구를 돈다.원 궤도와 달리 지구로부터의 거리가 일정하지 않다.고도가 높은 지점과 낮은 지점이 생긴다.고도가 높은 지점은 [원지점],낮은 지점은 [근지점]이라 한다.[근지점]에서는 [빠른] 속도로 움직이고[원지점] 근처에서는 아주 [느리게] 움직이게 된다.즉, 위성 고도가 [낮을]수록 [빠르게] 움직이고고도가 [높을]수록 [느리게] 움직인다.근지점은 [남반구]에,원지점은 [북반구]에 오도록 궤도를 형성하면위성은 남반구보다는 [북반구]에 훨씬 더 [오래] 머무르게 된다.따라서 정지궤도 위성을 사용할 수 없는러시아 같은 [고위도]에 위치한 국가에서의통신용으로 사용한다.◆ 인공위성 [탄생스토리]인공위성은 단순한 기계장치가 아니다.[우주]라는 환경 조건에 견디면서자신의 임무를 소화해야 한다.위성이 발사 될 때의 충격,영하 180°C부터 영상 120°C까지의 온도변화를견딜 수 있어야 하고, 우주에서 생기는 다양한 상황에서버틸 수 있어야 한다.만만치 않은 우주 생활 속 임무를 완수해야 하는 인공위성,어떻게 만들어지는지 알아보자.√ 인공위성은전체 시스템의 구성과 위성 운용 방법,지상과의 송수신 체계,발사체와의 연결과 분리 방법 등을 고려해 [설계] 한다.√ [예비모델]을 만든다.위성을 우주로 보내기 전,문제를 발견하고 설계를 수정 보완하기 위해예비모델로 전기적 기능시험,구조 열시험,소프트웨어시험 등각종 지상검정시험을 수행한다.√ 실제 우주로 가게 될 [비행모델에 대한 설계]를 하고,비행모델 부분품을 제작한다.또한 각 부분품에 대해 성능 검증을 한다.√ 위성체 조립실에서 최종 [구조체 조립]을 시작한다.임시 조립된 구조체에 본체인버스계, 추진계, 주탑재체계 순서로 조립하고태양전지판을 장착해 위성체를 완성한다.√ 조립이 끝난 후 [단계별 시험]을 진행한다.① 발사환경시험인공위성이 로켓에 실려 우주로 날아갈 때 발생하는진동과 소음, 충격 등에 대비하기 위한 시험.② 궤도환경시험우주는 극저온과 극고온(영하 180℃~영상 120℃), 진공상태.인공위성이 우주와 유사한 환경에서잘 작동할 수 있는지를 알아보는 시험.③ 전자파환경시험우주에는 우리 눈에 보이지 않는 많은 전자파 존재.이같이 강한 전자파들에 대비하는 시험.√ 발사장으로 이동해 발사체(로켓)와 [최종 조립]에 들어간다.각종 시험을 수행한 후 발사대에 설치한다.√ 관제소 지시에 따라 발사!!√ 위성이 목표 궤도에 성공적으로 진입하게 되면지상과의 교신을 통해서 궤도를 수정하거나위성의 상태, 기능을 점검한다.그리고 초기운용을 거쳐 정상운용 상태로 들어가본격 임무를 수행한다.
- ▲ 세계 최초 위성 스푸트니크 1호.
◆ 세계최초, 국내최초 위성 이야기세계 최초의 인공위성은1957년 10월 4일 구 소련이 발사한[스푸트니크 1호(Sputnik-1)]다.대기에 관한 여러 자료를 기록하고 전송하는 역할을 했다.스푸트니크 1호는지름 58cm의 구 모양으로 83kg 정도였다.고도 900km 지구 저궤도에서24시간 동안 지구를 16번 회전하며약 6,000만km 정도 여행한 것으로 알려져 있다.그리고 1958년 1월 4일,발사한 지 석 달 만에 지구 대기권으로 떨어졌고 불타버렸다.
- ▲ 우리별1호, 무궁화 1호, 아리랑 1호, 과학기술위성 1호, 천리안, 나로호.ⓒ연합뉴스
우리나라 인공위성은 선진국에 비해 30~40년 정도 늦게 시작했다.1980년대 말, 우주개발 계획을 수립하기 시작,90년대에 접어들면서 본격적으로 우주 개발을 시작했다.첫 우리나라 인공위성은 [우리별 1호(KITSAT-1)]다.1992년 8월 11일 오전 8시 8분(한국시간)남미 프랑스령 기아나 쿠루 우주센터에서프랑스 발사로켓 [아리안 V-52]에 의해 발사된352 x 356 x 670㎜ 무게 48.6㎏ 소형 위성이다.지구 촬영 임무와 지구 주변 방사선 측정 등 과학 실험을 수행했다.우리별 1호는 1989년부터 KAIST 인공위성 연구센터가영국 써리(Surrey) 대학의 기술 지원을 받아 개발됐다.이로써 우리나라는 전 세계에 25번째 인공위성 보유국이 됐다.이후 우리별 1호를 수정 보완해1992년 우리별 2호를 발사했으며최초로 인공위성을 독자 개발,1999년 우리별 3호를 발사했다.국내 첫 방송통신위성은[무궁화 1호]로1995년 8월 5일 발사,현재 6호까지 발사됐다.
- ▲ 아리랑 1호 발사 장면.ⓒ항우연
인공위성 시스템의 독자 개발 능력을 키우고운용 및 이용기술 기반 확보를 목표로 개발된다목적 실험위성 [아리랑 1호]는1999년 12월 21일 발사됐다.한반도 관측과 해양 관측,과학실험 등 다양한 임무를 수행했으며이후 아리랑 3호까지 발사됐다.우리나라 최초의 우주관측 위성[과학기술위성 1호]는 2003년 8월 27일 발사됐다.이는 기존 우리별 1, 2, 3호의 개발경험을 바탕으로천문학적 관측을 시도하는 최초의 위성이다.
- ▲ 발사체 상단 플랫폼에 장착되고 있는 과학기술위성 3호.
오는 21일이면 러시아에서 발사 준비를 마친[과학기술위성 3호]가 발사된다.국내 최초로 독자 개발한근적외선 위성 카메라와소형영상 분광기가 탑재돼 있다.발사 후 600km 상공에서 2년간 운영된다.우주천문학 연구와지구관측 통한 기초 연구,국가재난 피해 등모니터링에 활용된다.국내 최초로 독자 개발된 근적외선 위성 카메라와소형영상 분광기가 탑재돼 있다.
- ▲ 천리안위성 탑재체 구성.ⓒ연합뉴스
통신해양기상위성인 [천리안 위성]은2010년 6월 27일 발사에 성공했다.기상, 해양, 통신의 3개 탑재체(기상관측센서, 해상관측센서, 통신 중계기/안테나)를 탑재하고 있어위성통신과 해양관측 및 기상관측의 복합임무를 수행하고 있다.지난 1월 30일,우리나라 위성 발사체 기술로 쏘아올린 [나로과학위성].다른 나라에 의존해 발사했던 것에서우리 땅에서 우리나라 위성을 쏠 수 있다는 것을 보여준 위성이다.
- ▲ 1월 30일 성공 발사된 한국 최초 우주발사체 나로호(KSLV-1).ⓒ연합뉴스
[사진 = 한국항공우주연구원]





