국내외 기술개발 현황
1. 천리안 위성 지상국
가. 한국항공우주연구원 - 위성운영센터(Satellite Operation Center)
한국항공우주연구원의 위성운영센터는 기상/해양위성센터와 통신시험지구국이 보낸 임무 요청을 바탕으로 임무를 계획하고, 명령 송신과 천리안의 상태 확인을 통한 위성 관제를 담당 한다.
기상/해양 탑재체의 원시 관측 자료를 수신하고 상시 백업 처리하여, 기상/해양위성센터에 서 안테나 유지 보수 등으로 원시 자료 획득에 실패하는 경우에도 전처리된 기상/해양영상을 전용망을 통해 제공함으로써 기상/해양위성센터의 영상 처리 업무 지원한다. 또한 위성을 통 해 배포되는 LRIT/HRIT 파일을 국가기상위성센터와 동일하게 생성함으로써, 기상청의 요청 시 바로 위성운영센터에서 생성한 파일을 위성으로 바로 전송할 수 있는 상시 백업 체제를 구축하여 일반 사용자들의 위성자료 취득과 활용을 지원한다.
(1) 위성운영센터 구성
대전 한국항공우주연구원 내에 위치하는 천리안위성 위성운영센터는 안테나동과 위성운영 동으로 구성된다. 안테나동은 다중대역 안테나와 RF장비가 구축되어 있고, 위성운영동은 운용 장비 통합감시시스템/무중단 전력공급시스템/출입통제시스템/실시간 위성신호감시․저장 시 스템/저저항 접지시설/처리시스템 및 운영실 등으로 구성되어 있다.
그림 2. 위성운영센터의 위성 운영동(좌)와 안테나 동(우)
그림 3. 위성운영센터 안테나 동에 위치한 다중대역 안테나와 RF 장비
그림 4. 천리안위성 위성관제실과 영상 처리 점검실
(2) 지상운용시스템
(가) 위성관제시스템(Satellite Ground Control System)
한국전자통신연구원(ETRI)에서 국내기술로 개발된 위성관제시스템은 그림과 같이 5개의 서 브시스템으로 구성되어 있다. 천리안위성 상태의 감시․조정, 정상적 임무수행을 위한 계획․ 명령 등의 기능을 수행한다. 주 관제시스템은 대전 소재 위성운영센터에, 백업관제시스템은 충북 진천 소재 국가기상위성센터에 위치한다.
그림 5. 위성관제 시스템 구성도
▷ 원격명령제어 서브시스템(TTC : Telemetry, Tracking and Command Subsystem) - 위성과의 S 밴드 및 L 밴드 통신을 위하여 직경 13미터 안테나와 각종 RF(Radio
Frequency)장비로 구성
- 365일 24시간 내내 위성 상태를 감시해야 하므로 주요 장비는 Hot Redundancy(상시 백 업) 구성
▷ 실시간운용 서브시스템(ROS : Real-time Operations Subsystem)
- 위성이 보내오는 상태 정보를 실시간으로 분석하고 임무 수행에 필요한 명령을 위성으로
▷ 임무계획 서브시스템(MPS : Mission Planning Subsystem)
- 기상위성센터와 해양위성센터의 사용자들이 웹 기반의 임무계획시스템에 접속하여 임무 요청을 하면 위성운영센터에서 수집하여 위성체 및 기상/해양/통신 탑재체의 임무 계획 을 수립
▷ 비행역학 서브시스템(FDS : Flight Dynamics Subsystem)
- 우주공간에서 정지궤도위성은 시간이 지남에 따라 태양과 달의 인력과 지구 비대칭 중력 장 등의 영향으로 정해진 궤도를 조금씩 벗어나게 되므로, 주기적으로 이를 보정하기 위 한 위치유지조정(Station-keeping Maneuver) 및 위성 궤도 결정/예측, 자세 안정화 계획 수립
▷ 시뮬레이터 서브시스템(DSSS : Dynamic Satellite Simulator System) - 위성의 동작 상태를 S/W로 모사
- 각종 시험과 운영자 교육에 사용되며 위성 장애 원인 분석과 위성 상태 예측에 이용
그림 6. 임무계획 서브시스템(좌) 및 시뮬레이터 서브시스템(우)
(나) 송수신자료전처리 시스템(Image Data Acquisition and Control System)
천리안위성 기상 및 해양자료의 수신/처리를 위한 이 시스템은 기상 및 해양영상자료에 실 시간 방사 및 기하보정 수행한다. 이것은 해양위성센터와 기상위성센터를 지원하기 위한 백업 자료로써 생산되고, 기상청의 요청이 있을시 지상에서 전처리된 기상, 해양 영상물과 기타 부 가가치자료들은 국제 권고 자료인 LRIT/HRIT(저속/고속자료 전송 형식) 형태로 위성을 통해 사용자에게 전달한다.
나. 기상청 - 국가기상위성센터(KMSC; Korea Meteorological Satellite Center)
그림 7. 국가기상위성센터 관제실
(1) 국가기상위성센터 연혁
- 1970. 12. ESSA-8, NOAA 영상수신시스템 구축-운영 - 1978. 4. 중앙기상대 관측국 위성기상과 신설(10명) - 1979. 4. GMS-1 위성영상 수신(LR fax 영상)
- 1987. 12. 위성기상부로 확대 개편(수신과, 분석과 신설, 정원 21명) - 1998. 1. 중국 최초 정지궤도기상위성(FY-2)자료 수신
- 2002. 5. 유럽정지궤도위성(Meteosat-5)자료 수신 및 분석 - 2003. 9. 천리안위성 개발 착수
- 2004. 10. 미국(NOAA, GOES), 중국(FY-1, FY-2), 유럽(Meteosat-6)의 위성자료 수신 및 활용
- 2005. 2. 일본정지궤도위성(MTSAT-1R) 수신시스템 구축 - 2006. 11. 유럽기상위성센터(EUMESAT)와 MoU 체결
- 2007. 5. 웹 기반 위성영상분석시스템 현업적용 및 METOP 위성분석활용시스템 개발 - 2008. 8. 국가기상위성센터 청사 준공
- 2009. 4. 국가기상위성센터 신설(3팀, 43명) - 2010. 6. 천리안위성 발사
(2) 조직
분야 응용)를 수행하고, 기상위성관련 국내외 기관과의 협력을 추진한다. (나) 위성운영팀 : 천리안위성 및 외국위성의 자료를 수신, 처리, 분배, 저장 및 관리하
고, 지상국시스템과 위성관측스케줄을 운영하고 관리하는 역할을 한다.
(다) 위성분석팀 : 위성자료로부터 구름, 태풍, 황사, 안개 등 분석자료를 생산하여 기 상예보를 지원한다. 위성자료를 분석하는 기술을 연구하고 개발하며, 기후-환경- 수문 분야에 이용할 수 있는 분석자료를 제공한다. 위성관측자료를 활용할 수 있 는 국내외 사용자 교육 및 훈련을 담당한다.
(3) 기상자료처리 시스템(CMDPS)
2003년부터 순수 국내 기술로 독자 개발된 CMDPS는 기상현상뿐 아니라 해수면과 지표면 온도 등 총 16종의 기상환경정보를 제공한다. CMDPS 산출정보는 일기분석 및 일기예보를 위 한 수치모델의 확도 향상에 기여하고 장기적으로는 한반도와 아시아 지역의 기후변화 분석 및 예측에 활용될 예정이다.
그림 8. CMDPS 주요 산출물
(4) 지상국 시스템
2008년에 구축된 지상국은 위성자료의 송수신, 처리, 분석, 분배, 저장을 위한 11개 시스템 으로 구성되어 있다. 천리안위성과 외국위성의 자료수신, 처리 및 분배가 지상국시스템을 통해 이루어지며, 천리안위성 운영의 안정성을 높이기 위해 위성관제시스템을 갖추고 있다. 현재 수 신하고 있는 외국위성 자료는 총 13종으로 극궤도위성 NOAA 15, 17, 18, 19, FY-1D와 정지궤 도위성 MTSAT, FY-2D, 지구관측위성 Terra/Aqua, TRMM, DMSP, METOP, WindSat 이다.
그림 9. 천리안 위성 지상국 운영
(5) 위성자료 분배 및 서비스
위성자료를 활용하여 위험기상 조기탐지 및 산업분야의 생산성 향상에 기여하기 위해 내․ 외부 위성정보검색시스템이 구축되어있다. 이 시스템들은 위성자료 이용자들이 웹을 통하여 위성자료 및 위성정보에 손쉽게 접근하여 신속․정확하게 자료를 수집, 활용할 수 있도록 한 다. 사용자들은 천리안위성 자료 분배 시스템(국가기상위성센터 홈페이지)을 통해 천리안위성 의 관측자료 및 위성정보를 얻을 수 있다.
그림 11. 국가기상위성센터 위성자료 서비스 시스템
(6) 위성자료 저장
위성자료의안정적인 관리와 서비스를 위해, 대용량 저장장치 및 백업시스템을 운영하고 있다.
위성자료저장시스템 구성 - NAS 95TB
- SAN 90TB
- Tape library 208TB