세계적으로 위성 정보 활용 수요가 늘면서 인공 위성 발사 횟수가 급속히 증가하고 있습니다.현재까지 발사된 인공 위성의 수는 1만대를 돌파했고 현재 지구를 돌고 있는 인공 위성도 5,000개에 이른다고 합니다.인공 위성이 늘어나면 서로 충돌할 가능성이 높아진다는 하나의 문제점이 생깁니다.실제로 2009년 미국의 인공 위성과 기능이 그친 러시아 통신 위성이 충돌하고 공중에서 폭발한 사건이 발생했습니다.인공 위성의 충돌을 피하려면 인공 위성을 발사 때와 운용할 때 궤도에 다른 위험 물체는 없는지를 항상 확인할 필요가 있습니다.또 지표면에 파편이나 큰 운석 등이 떨어지는 위험이 있어 탐사 임무가 아니더라도 우주 물체를 꼭 관찰하여야 합니다.그럼 과학자들은 우주 물체의 위치를 어떻게 예측하고 감시합니까?광학 망원경과 레이저 빔으로 우주 물체와의 거리를 계산하는
과학자들은 인공 위성 레이저 추적(SLR·Satellite Laser Ranging)시스템인 SLR시스템을 이용하고 우주 물체를 추적하고 감시합니다.SLR시스템은 우주 물체 추적을 포함, 여러곳에 사용됩니다.대표적으로 우주에 띄운 인공 위성의 궤도 주기를 계산하고 향후 재진입 시점 등을 파악하는 데 사용됩니다.여기에 대기에서 타버린 파편이 있을 때, 지표면 예상 충돌 지점을 예측하고 해면과 빙하의 체적 변화를 측정하는 등 보다 다양한 분야의 연구에서도 이용됩니다.SLR은 현재 가장 정밀한 인공 위성 추적 시스템으로 알려지고 있습니다.작동 원리는 광학 망원경으로 레이저 빔을 발사하면 인공 위성에 장착된 레이저 반사경이 빔을 반사합니다.이 때 레이저 빔이 왕복 비행할 때에 걸린 이동 시간을 측정합니다.그 뒤 빛의 속도와 이동 시간을 두고 지표면에서 인공 위성이 떨어진 거리를 알아낼 겁니다.이처럼 우주 산업에 중요한 기술인 SLR시스템은 1964년에 미국 항공 우주국(NASA)에서 불빛 익스플로러(Beacon Explorer)-B위성의 궤도를 결정하기 때문에 위성을 우주에 발사해서 최초로 활용되었습니다.당시 레이저를 한 거리 측정 오차는 50m수준이었다고 합니다.그동안 성능이 1,000배 정도 향상되고 2023년 현재 SLR시스템은 불과 수 mm수준의 오차로 거리를 측정할 수 있게 되었습니다.현재 미국, 유럽 연합(EU)등에서는 SLR시스템을 갖춘 관측소를 몇가지 운영하고 있습니다.최근, 혹성 탐사, 달 탐사가 활발하게 진행되면서 SLR시스템의 활용도가 더 높아지고 있습니다.세종 특별 자치시와 경남 거창군 감악 산에 있는 국내 SLR관측소!
한국에서도 한국 천문 연구원(천문 연구소)이 구축된 SLR관측소가 있습니다.2008년부터 SLR시스템을 개발하고 온 한국 천문 연구원은 2012년에 지름 40cm크기의 망원경을 갖춘 이동형 SLR시스템 개발에 성공했습니다.이 이동형 SLR시스템은 천문 연구소에서 운영하고 있었지만, 2015년에 세종 특별 자치시로 이동해 본격적으로 연구 관측에 이용되고 있습니다.그 뒤 한국 천문 연구원은 2018년 경남 거창군 감악 산에 지름 1m급의 고정형 SLR관측소를 구축했습니다.감악 산 SLR관측소는 수만 km 떨어진 인공 위성 거리를 측정할 수 있는 거리 측정 오차는 mm수준입니다.특히 고정형 SLR관측소는 레이저 출력이 높은 정지 궤도 고도인 36,000km상공에 뜨는 인공 위성 거리도 측정할 수 있습니다.또 레이저 반사경이 설치되지 않은 인공 위성도 관측할 수 있어 한반도 상공을 찾는 것에 효과적으로 활용되고 있습니다.이런 기술력을 갖춘 천문 연구소 SLR관측소는 국제 레이저 추적 기구(ILLS)에 등록되어 각종 국제 연구에도 참가하고 있습니다.한편 올해 한국 천문 연구원은 “중·고 궤도 위성 광학 감시 시스템”을 개발할 예정입니다.SLR관측소와 결합하면 우주 물체 추적을 더욱 면밀하게 하는 것이 기대됩니다.한화 시스템, SLR관측소에 우주 물체 정밀 추적
한화 시스템도 올해 5월 한국 천문 연구원 감악 산 SLR관측소 바로 옆에 한화 시스템 SLR관측소를 구축할 예정입니다.한화 시스템은 전자 광학, 레이저 분야에서 40년 이상 경험을 보유한 기업에서 독보적이며 고도화된 기술을 바탕으로 우주 감시와 정찰을 위해서 다양한 관측 장비를 개발하고 왔습니다.이러한 숙련된 기술과 노하우의 덕분에 이번 SLR관측소를 구축할 수 있게 되었습니다.한화 시스템이 만든 SLR관측소는 2020년 12월부터 한화 시스템이 연구 개발에 돌입했다”차세대 우주 물체 정밀 추적 식별 및 능동 대응 기술”성능 검증에 활용할 계획입니다.한화 시스템의 SLR관측소의 핵심 기술은 “인공별 적응 광학 식별”입니다.지상에서 우주 물체를 관측하면 대기 난류에 의해서 대기 외란이 나타나고 빛이 확산되고 정밀 관측에 한계가 발생합니다.한화 시스템의 SLR시스템은 레이저로 대기에 인공성을 만든 후, 시시각각 변하는 대기 외 난의 정도를 측정합니다.이에 따른 대기 외란으로 희미한 영상을 보정하고 해상도의 영상을 취득합니다.여기에는 변형 거울 기술도 적용되고 있습니다.우주에서 촬영한 흔들리는 영상을 거울의 미세한 움직임으로 선명하게 보정하고 고해상도로 변환됩니다.이 기술로 한반도 상공을 지나는 인공 위성을 보다 정확하게 관측·식별할 수 있습니다.한화 시스템 SLR관측소의 구축으로 앞으로 더 정확한 관측과 다양한 연구가 이루어질 것으로 기대됩니다.인공 위성의 추적을 비롯한 한반도 상공의 우주 영역에 대한 정밀 감시는 물론 우주 물체의 추락 등의 재해 상황에도 대비할 수 있게 되었습니다.SLR시스템으로 바뀌는 미래 우주 산업 발전에 많은 응원과 관심 부탁 드립니다!
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