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◇ 보통난이도 | 천리안 2B호

위성 본체
태양전지판은 한쪽에만, 휠 5개 달아 자세 제어

“천리안 2A호의 기상탑재체와 천리안 2B호의 환경탑재체, 해양탑재체를 하나의 위성에 실을 수는 없습니까?”

최 단장이 천리안 2A호와 천리안 2B호를 처음 기획했을 당시 가장 많이 들은 질문 중 하나다. 천리안 2호라는 이름의 위성 하나에 모두 담을 수 있는 걸 굳이 두 개의 쌍둥이 위성으로 나눠 예산을 낭비하는 것 아니냐는 지적이었다. 

하지만 최 단장은 “탑재체 세 개를 한 위성에 실으면, 셋 중 하나가 촬영을 할 때 나머지 두 개는 가만히 기다리고 있어야 한다”며 “세계 최고 성능을 가진 탑재체들을 놀리는 건 매우 비효율적”이라고 설명했다.

각 탑재체가 관측 임무를 수행할 때 아무런 움직임 없이 진행되는 것이 아니다. 가령 해양탑재체는 가로세로 2500km 범위의 지역을 12분할해서 관측한다. 12개 구역 중 한 곳을 촬영하고, 카메라 각도를 조정해 다음 구역을 촬영하고, 다시 그 다음 구역을 촬영하는 식이다. 이때 카메라가 고개를 틀며 위성에 진동이 생긴다. 굉장히 작은 진동이라고 생각할 수도 있지만 고도의 정밀도가 필요한 관측용 위성에서는 큰 오차를 야기할 수 있다.

최 단장은 “정지궤도위성의 카메라는 각도가 0.1도만 틀어져도 지상 기준으로는 30~70km 옆을 바라보게 된다”며 “그래서 탑재체는 한 번에 하나씩만 운용해야 한다”고 말했다.

이런 이유로 천리안 2A호에는 실시간으로 관측이 필요한 기상탑재체만 달고, 기상보다는 비교적 느린 변화를 보이는 해양과 대기 환경 관측은 천리안 2B호에 두 탑재체를 함께 달아 30분씩 번갈아 운용하기로 결정했다. 

진동 외에도 다양한 요소들이 정지궤도위성의 관측에 영향을 미친다. 이는 천리안 2B호에 태양전지판이 한쪽에만 달린 이유기도 하다.

천리안 2B호의 구조를 보면 일반적인 위성들과 달리 태양전지판이 한쪽에만 달려있고, 탑재체들이 그와 떨어져 장착돼 있다. 최 단장은 “탑재체들이 지구에서 반사된 아주 약한 빛을 탐지해야 하는데, 태양전지판에 반사된 태양빛이 강해서 탑재체에 영향을 줄 수 있다”며 “그래서 탑재체가 부착된 쪽에는 태양전지판을 달 수 없다”고 말했다.

그런데 한쪽에만 달린 태양전지판에 태양풍 등이 가해져 위성의 자세가 뒤틀리거나 궤도에서 차츰 밀려나는 문제가 생길 수 있다. 이때 필요한 것이 위성 본체의 자세제어 기능이다.

겉으로 보이지는 않지만 위성 본체 내부의 5개 휠 중 4개는 항시 돌아가고 있다. 추력을 이용해 위성의 자세가 뒤틀리지 않고 그대로 유지되도록 하는 것이다. 이처럼 꼬리에 꼬리를 물고 발생하는 문제점들을 보완하고자 연구팀은 2011년부터 연구 개발에 매달렸고, 마침내 위성 본체는 국내 연구팀이 독자적으로 개발하는 데 성공했다.

발사 전 점검에 또 점검

이렇게 완성된 천리안 2B호는 1월 5일 한국항공우주연구원 위성시험동을 떠나 러시아 운송기를 타고 캐나다를 거쳐 1월 6일 남미 기아나우주센터에 도착했다. 

운송과정 중에도 연구팀이 해야 할 일은 산더미다. 운송 중에, 그리고 경유지를 비롯한 각 주요 지점에 도착했을 때 위성에 이상이 없는지 검사해야 한다. 발사장에 도착하고 난 뒤에는 더 정밀한 점검이 필요하다. 또 위성을 우주에 올려 줄 발사체와도 잘 연결됐는지 확인해야 한다.

최 단장은 “천리안 2A호 발사 당시에는 발사 전 50일 동안 1주일에 일요일 하루를 제외하고는 매일 밤 10시까지 점검을 진행해야 했다”며 “1년 전에 같은 과정을 한 번 겪었기 때문에 그때보다는 조금 수월하겠지만 언제 어떤 변수가 또 나타날지 모르니 긴장을 늦출 수 없다”고 말했다.

천리안 2B호의 발사가 성공적으로 이뤄지면 2011년부터 이어진 긴 여정이 일단락된다. 최 단장은 “1년 전에 발사된 천리안 2A호를 통해 태풍의 이동 경로를 더 정확히 예측할 수 있었고, 이런 성과를 보며 뿌듯함을 느낀다”며 “70~80명에 이르는 국내 연구팀이 밤낮 가리지 않고 긴 기간 고생해준 덕분”이라고 말했다. 

최 단장은 “천리안 2B호 발사를 마무리짓고 나면 7년 뒤인 2027년에 육지에서 100km 떨어진 지역에서도 LTE를 이용할 수 있도록 하는 통신위성을 발사하기 위해 다시 달려갈 것”이라고 밝혔다.