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위성원격탐사, 기상기후변화에 어떻게 활용되나
  • 박희정 기자
  • 승인 2020.10.10 10:36
  • 호수 133
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생활 에서 직접적으로 체감하 는 날씨가 최근 들어서는 예측 불가 능한 상황으로 가고 있다. 지난 10 0년 지구의 평균 온도는 0.85도 증가했는데, 이는 지구 역사상 가장 짧은 기간 동안 가장 높은 온도변화다. 한반도 의 경우는 세계 평균보다도 2배나 증가한 약 1.8 도가 증가했다. 온난화 뿐 아니라 잦은 기상이변이 문제가 되는데, 폭염이나 한파, 국지성 강우를 접하는 일이 많아졌다. 대규모 재난사건 사고도 많다. 홍 수, 쓰나미, 기름 유출 뿐만 아니라 도시가 점점 더워지는 도시열섬 현상이나 개발도상국의 경우에는 도시슬럼의 문제도 빼놓을 수 없는 환경이슈다. 이러한 환경이슈와 관련해서 원격탐사의 중요성이 커지고 있다.

 

원격탐사란 무엇인가

인공위성에서 관측된 위성영상을 활용하게 되면 우리가 직접 현장에 가지 않더라도 지구 곳곳에서 어떠한 일이 일어나고 있는지를 알 수가 있다. 지금 이 시간에도 지구 주변에는 수많은 위성들이 궤도를 돌면서 관찰업무를 수행하고 있다. 그 목적에 따라서 방송·통신·기상·해양·지구 관측 등 종류가 많다.

원격탐사는 우리가 직접 현장에 가지 않고 멀리 떨어져 있는 대상을 관측하는 기술이라는 넓은 의미로 볼 수 있다. 더 구체적으로 보면 지구는 태양 에너지를 주 에너지원으로 해 그 태양복사에너지가 지표면에서 반사돼서 나오면 전자기파 에너지를 위성이나 항공기에 탑재된 센서를 통해서 감지하게 하고 그 물리적인 성질을 알아내서 분석하는 것이다.

지구 표면을 구성하고 있는 물체들은 그 질감이나 매질 등에 따라서 전자기에 반응하는 기작이 각각 다르게 나타난다. 그 각각의 파장에서 흡수·반사되는 양이 다르고 이러한 특성들을 가지고 역으로 추적하게 되면 지표에서 변화되는 것을 감지할 수가 있게 되는 것이다.

원격 탐사에서 가장 중요한 부분을 차지하고 있는 것은 식생분야다. 살림이나 농경지와 같이 전체 지구 표면의 60% 이상이 식생이기도 하지만, 식물의 광합성 작용이 또 하나의 큰 특징이다. 식물은 이산화탄소와 물을 이용하고 그 다음에 빛에너지를 받아서 엽록체를 형성하게 되는데, 그때 잎의 구조에 따라서 각각의 파장대를 흡수·반사하는 양이 다르게 되고 또 식물의 층 구조나 식물군락의 모습에 따라서 독특한 특성을 나타내게 된다. 그렇기 때문에 각 파장대별로 나타나는 분광정보가 다르게 된다. 이런 것들을 통해 식물이 지금 어떤 상태인지 구분해낼 수가 있다.

 

다양한 원격탐사의 활용

인공위성을 통해 지구의 변화를 관찰함으로써 이전의 생태계가 어떤 모습인지 어떻게 변하고 있는지를 감지할 수가 있다. 일테면 아마존의 훼손된 상태나 남극 빙산의 변화를 통해 기온 상승이 얼마나 빠른 속도로 진행되는지를 알 수 있다. 전 세계 인구의 40%가 해안 100km 이내에 거주하고 있을 정도로 해안지역에 인구가 많은데, 지역 환경오염이나 수질오염을 방지하는 것은 위성의 중요한 임무다. 원격탐사를 통해서 쓰나미, 화산폭발의 조짐, 기름유출사고 등을 미리 감지해 방지할 수 있다.

우리나라 정지궤도 위성에는 기상센서와 해양센서가 탑재돼 있어 한반도 지역의 구름 이동이나 기상 등 한반도 지역의 기후변화 연구를 하는 데 활용되고 있다. 그리고 정지궤도 위성의 해양센서를 통해 녹조 현상이나 태양활동과 관련한 연구에도 활용되고 있다.

원격 탐사의 장점은 재난지역이나 열대림과 같이 직접 가서 데이터를 확보하기 어려운 지역들에 대한 데이터 확보가 가능하다는 것이 가장 큰 장점이다. 뿐만 아니라 인공위성은 지구 주위를 주기적으로 돌고 있기 때문에 지속적으로 데이터 확보가 가능하고, 짧은 시간 안에 넓은 지역에 대한 관측이 가능하다는 장점이 있고, 그에 대한 분석과 자동화로 시간이나 비용 면에서 상당히 경제적이다.

이러한 장점에 힘입어 세계 위성 시장은 비약적인 발전을 거두고 있다. 지난 2001~2010년 위성발사 현황을 보면 26개국 140개 위성이었다. 하지만 올해까지 세계 43개국에서 298개의 위성을 발사할 예정이라고 한다. 정부주도 연구개발이 지금까지 위성 개발을 이끌었다면 앞으로는 민간주도의 상용 위성이 개발되고 또 이러한 위성을 활용한 서비스 분야로 변하고 있다. 그렇기 때문에 위성 데이터 공급이나 서비스 시장이 상당히 커질 것이라고 예상할 수 있다. 뿐만 아니라 지구 관측이나 전 세계적 공동협력을 위한 노력도 점점 확대가 되고 있어, 국제 재난/재해의 감시 및 조기경보 시스템 등에 우리나라도 참여를 하고 있다.

 

국내 위성발사 현황과 전망

우리나라에서 2010년 6월 발사된 정지궤도 위성(천리안 위성)으로 우리나라는 미국, 유럽, 일본, 러시아, 중국, 인도에 이어 세계 7번째 기상위성 보유국에 진입했다. 이어 천리안위성의 기대수명이 도래함에 따라 2018년 12월에는 그 후속 위성으로 천리안위성 2A호를 성공적으로 발사했다. 천리안위성 2A호는 AMI(Advanced Meteorological Imager) 센서를 통해 장면·지표와 관련해 구름, 산불, 안개 탐지 등 13종은 물론 구름·강수와 관련해 운량, 운형, 운고, 강우강도, 강수확률 등 14종, 복사·에어로졸과 관련해 에어로졸 탐지, 광학 깊이, 입자 크기 분포, 시정, 화산재 탐지 등 14종, 대기·항공과 관련해 착빙, 대기운동벡터, 안정도지수, 강수량 등 11종을 포함해 총 52종의 산출물이 생산돼 제공된다.

또한 위성 정보의 수요가 지속적으로 증가하고 있어 2012년 10월 천리안 위성의 임무를 승계할 후속 위성인 정지궤도복합위성 2B호(천리안 위성 2B호) 개발에 착수, 지난 2020년 2월 발사에 성공했다. 세계 최초로 정지궤도에서 미세먼지 등 공기 중 존재하는 에어로졸과, 미세먼지를 유발하는 기체 상태의 대기오염물질 농도를 관측할 수 있는 위성으로, 동쪽의 일본부터 서쪽의 인도네시아 북부와 몽골 남부까지 아시아 지역을 주간 상시 관측할 계획이다. 이를 통해 아시아 어느 지역에서 미세먼지가 생성·발달하며, 어떤 경로로 이동해 우리나라에 영향을 미치는지와 국내 어느 지역에서 고농도 미세먼지가 생성되고 있는지를 확인할 수 있을 것으로 기대된다.

천리안위성 2B호는 미국(2022년 이후 발사)과 유럽(2023년 이후 발사)의 정지궤도 대기환경 관측위성과 함께 전 지구적 환경감시에 주도적으로 참여할 예정이며, 아시아 지역의 국가들에도 대기환경 정보를 제공해 국제사회의 환경 보존 노력에 기여할 예정이다. 또한, 천리안위성 2B호는 천리안위성 1호의 해양관측 임무를 이어받아 더욱 향상된 성능으로 수행할 계획이다. 우리나라 해양환경에 큰 피해를 줄 수 있는 녹조·적조, 기름유출, 해양쓰레기 등 오염물질의 이동을 더욱 명확하게 실시간 감시할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 그리고 해무·해빙, 어장환경지수, 염분농도 등 다양한 해양특성을 관측해 해양 연구활동에도 기여할 예정이다.

우리 정부는 기후변화 심화에 따른 극한의 홍수, 가뭄 등의 대응을 위해 수자원·수재해를 감시하는 수자원 위성을 2025년 목표로 개발하고 있기도 하다. 500㎏급 위성을 통해 시간이나 기상조건과 무관하게 홍수와 가뭄 등 수자원 정보를 관측폭 120㎞, 하루 2회 관측할 수 있다. 수자원위성 개발과 함께 국가 공공위성통신망으로 수문정보를 수집하게 될 정지궤도 통신위성 개발도 함께 추진 중이다.

박희정 기자  doban03@hanmail.net

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