본문 바로가기 메뉴바로가기
한반도 상공 인공위성 천문연에서 추적한다-세종 인공위성 레이저추적 관측소(SLR(Satellite Laser Ranging)) : 인공위성 레이저 추적 시스템 2015-11-20

한국천문연구원(원장: 한인우)은 11월 19일(목) 11시 세종특별자치시(이하 세종시)에 한반도 상공의 인공위성을 레이저로 추적하여 mm 수준으로 인공위성까지의 거리를 측정할 수 있는(참고자료1) 세종 인공위성 레이저추적(SLR) 관측소를 구축하고 본격적인 연구관측을 시작한다.

세종 인공위성 레이저추적 관측소는 40cm급 이동형 레이저 추적 시스템으로 국제레이저추적기구(ILRS: 국제레이저추적서비스)에 세종(SEJL) 사이트로 등록하여 국제 네트워크 활동(참고자료2)에 참여하게 된다.

국내 SLR 시스템은 세종시에 구축된 40cm급 이동형 SLR 시스템과 2016년 말에 거창 감악산에 구축 예정인 1m급 고정형 SLR 시스템으로 구성된다. 한국천문연구원은 이러한 SLR 시스템을 반사경을 장착한 인공위성 뿐 아니라, 우주잔해물 추적에도 활용함으로 인공위성의 궤도 결정, 지구물리, 우주측지 등 지구과학 연구 분야에 활용할 것으로 기대한다.

최근 우주잔해물에 의한 인공위성 충돌 위험성 증가 및 운석, 우주잔해물 등에 의한 위협으로부터 자국민 보호 문제가 대두되고 있으며, 이를 위한 대부분의 정보 및 자료는 외국에 의존하고 있는 바, 한국천문연구원은 우주추적 및 모니터링 분야에서 대외 의존도를 감소시키고 독자적인 고정밀 위성 운영 능력을 갖추기 위해 2008년부터 인공위성 레이저추적 시스템을 개발하였다.

국내 독자기술 개발로 구축한 세종 인공위성 레이저추적 시스템은 직경 40cm 주경으로 구성된 망원경과 광전자시스템, 레이저시스템, 운영시스템, 추적마운트 및 돔 시스템으로 구성되어졌다(참고자료3). 2008년부터 시작하여 2012년 후반에 성공적으로 구축 완료된 이동형 SLR 시스템은 대전 본원에서 나로과학위성(2013.04) 및 다목적실용위성5호(2013.09)를 포함한 반사경을 장착한 약 35가지 종류의 인공위성에 대한 주·야간 레이저 추적을 수행하였다.  


인공위성 레이저추적 모습 사진

그림 1. 인공위성 레이저추적 모습


본격적인 연구관측을 위해 세종시 전월산 정상부근에 관측소 이전을 완료함으로써, 한반도 상공의 반사경 탑재 인공위성에 대한 주·야간 레이저추적을 통한 인공위성 정밀궤도 결정 업무를 수행하고(참고자료4), 국토지리정보원과 우주측지 관련 연구협업을 통해 측지 VLBI(초장거리 기선 간섭계), GNSS GNNS(전지구 위성측위 시스템), SLR를 통합한 우주측지통합기준센터(참고자료5)으로써 역할을 수행할 수 있게 되었다.  

세종 SLR(인공위성 레이저추적) 시스템 사진

그림 2. 세종 SLR(인공위성 레이저추적) 시스템


세종 인공위성 레이저추적 관측소의 완공과 본격적인 가동을 기념하기 위해 2015년 11월 19일(목) 11시에 세종 인공위성 레이저추적 관측소 개소식을 개최한다. 세종시 세종 인공위성 레이저추적 관측소에서 열리는 이날 개소식에는 한국천문연구원 한인우 원장, 국토지리정보원 최병남 원장, 공군 관계자 등이 참석하여 테이프 커팅식과 함께 기념식을 진행할 예정이다.


세종 SLR(인공위성 레이저추적) 관측소 전경사진

그림 3. 세종 SLR(인공위성 레이저추적) 관측소 전경  


[참고자료 1] 인공위성 레이저추적 시스템

인공위성 레이저추적 시스템 : 『인공위성 레이저추적 시스템』이란 레이저를 이용하여 위성까지 레이저의 왕복시간을 측정함으로써 mm 수준의 거리를 산출하고, 이를 통해 고정밀 위성 추적에 필요한 정밀궤도를 결정하는 시스템

○ 거리측정 원리
- 위성?관측소간 거리 = 0.5 × 광속 × 레이저 왕복시간
○ 거리측정 정밀도 : mm 수준


국외 주요 SLR(인공위성 레이저추적) 시스템 (일본JAXA, 호주EOS, 중국Kunming, 미국NASA)

그림 4. 국외 주요 SLR(인공위성 레이저추적) 시스템  


[참고자료 2] 세종 인공위성 레이저추적 관측소 국제 네트워크 활동
http://ilrs.gsfc.nasa.gov/


국제 SLR(인공위성 레이저추적) 관측소 분포 현황을 나타낸 세계지도, 우리나라에는 세종이 표시되어있음

그림 5. 국제 SLR(인공위성 레이저추적) 관측소 분포 현황  


ILRS 국제기구에 등록되어 활동 중인 세종 SLR 관측소표 (SEJL : sejong city, republic of korea)

그림 6. ILRS 국제기구에 등록되어 활동 중인 세종 SLR 관측소


[참고자료 3] 세종 인공위성 레이저추적 시스템의 구성

□ 시스템 특성
ㅇ 200 ~ 25,000km 고도의 반사경 장착 인공위성 레이저추적
ㅇ 주/야간 레이저 추적 가능
ㅇ 항공기 상시 감시를 위한 레이다 시스템 구축
ㅇ 40cm 망원경, 50ps 극초단파 펄스 레이저(5W 출력에너지)

□ 추진 경과

ㅇ 2008년부터 2011년까지 서브시스템 개발 및 조립 완료
ㅇ 국내 최초 독자기술로 이동형 SLR 시스템 개발
- 천문연구원 주관으로 개발(추적마운트는 기계연구원에서 개발)
ㅇ 2012년부터 천문연구원 본원(대전)에서 시스템 운영
ㅇ 2015년 7월에 세종시 SLR 관측소로 이전

세종 SLR(인공위성 레이저추적) 시스템 구성도 사진 (운영실, 망원경 마운트, 지상보정 목표물, 레이저 시스템, 광전자 및 운영 장비, 항공기 감시용 레이더)

그림 7. 세종 SLR(인공위성 레이저추적) 시스템 구성도  


[참고자료 4] 인공위성 레이저추적 시스템 활용 분야

□ 인공위성 정밀궤도 결정
- 고정밀 지구관측 위성 운영 지원
- 기 구축된 위성추적시스템의 검증 및 보정
- 정밀궤도결정을 통한 위성항법시스템 운영

□ 우주측지 및 지구환경 모니터링
- 지구기준 좌표계, 지구중력상수 및 지구자전 연구
- 지구중력장 및 지오이드 결정
- 지각운동, 해수면/빙하 변화 모니터링
- 해양조석, 지구조석 모델 연구

□ 우주 추적 감시
- 한반도 영공 통과 반사경 탑재 인공위성의 추적
- 우주 잔해물 추적 및 감시
- 레이더 시스템과 연계한 우주감시체계 운용

□ 달-지구 거리측정 및 달 탐사선 궤적 결정
- 달 기준 좌표계, 달 중력장, 조석 및 달공전 연구
- 달 탐사선의 추적 및 정밀 궤적결정
 

[참고자료 5] 세종 우주측지통합기준센터

□ 우주측지통합기준센터는 최첨단 우주측지 관측시스템인 GNSS, SLR, VLBI를 단일지점에 구축하여 개별 관측 데이터와 시스템 간 상대측위 데이터를 통합하여 안정적이고 주기적인 지구기준좌표계 및 지구회전계수를 산출하여 서비스하는 시설 및 시스템  


세계 4대 우주측지통합기준센터 사진 (미국GGAO, 독일Wettzell, 독일칠레 TIGO, 남아공HartRAO)

그림 8. 세계 4대 우주측지통합기준센터  


□ 필요성
- 최근 기후변화로 인한 자연재해 피해 급증에 범국가적으로 대응하기 위해 지구시스템을 정밀하게 관측하고 그 원인을 규명하기 위한 국제협력 강화
- 개별 우주측지 기술간 상호 연계의 어려움을 해소하고 통합된 우주측지통합기준센터를 통한 다양한 우주측지 활용 체계 확립
- 우주측지 분야의 세계적 추세 반영과 국제 공동연구 참여를 통한 국제 협력 연구 활성화 및 국가 위상 제고

문의전화
☎ 042-865-3235 우주과학본부 SLR그룹장 임형철 책임연구원
☎ 042-865-3244 우주과학본부 SLR그룹 최만수 선임연구원

만족도 조사
콘텐츠 담당자 글로벌협력실 : 정해임 042-865-2195
콘텐츠 만족도