천문연, 인공위성 비행역학 시스템 핵심기술 한화시스템에 이전

- 인공위성 비행역학 통합 솔루션 기술 이전으로 민관 우주산업 발전 기여

■ 한국천문연구원(이하 천문연)은 독자 개발한 인공위성 궤도 결정 및 예측, 조정 핵심 알고리즘을 포함한 인공위성 비행역학 시스템을 한화시스템에 기술이전을 완료했다.

□ 본 기술은 광학, 레이더, 무선 주파수(RF), GPS 등 지상 및 우주 관측 시스템의 추적 데이터를 사용해 인공위성의 초기 궤도를 결정하고, 미래 시점의 궤도를 예측 및 조정하는 통합 시스템이다.

ㅇ 인공위성을 관제하고 임무를 수행하기 위해서는 인공위성의 정확한 위치를 파악해 궤도를 예측하고 조정 계획을 수립하는 것이 중요하다. 특히 SAR* 위성과 같은 인공위성 탑재체 데이터를 지상에서 처리하기 위해서 정밀한 궤도 정보가 필수적이다.

* SAR(합성개구레이더, Synthetic Aperture Radar)은 전파를 공중에서 지상으로 쏜 뒤 반사된 신호를 합성해 영상으로 만드는 기술이다. 가시광선이 아닌 레이더를 이용하기 때문에 주·야간 및 악천후에도 관측이 가능해 지구 관측, 군용 정찰위성 등에 활용되고 있다.

□ 천문연의 인공위성 비행역학 시스템은 2018년 중국 톈궁 1호의 추락 상황과 2021년과 2022년 중국 창정 로켓 잔해의 지구 추락 등 인공우주물체의 재진입 시에 지구 추락 지점 및 시간을 정확히 예측한 바 있다.

ㅇ 특히, 올해 미 캘리포니아 반덴버그 우주군기지에서 열린 글로벌센티널2022(미 우주군 주관 우주상황인식 훈련)에도 천문연은 우리나라 공군과 함께 참여하며, 25개 참가국 중 미국 외 유일하게 독자적인 비행역학 시스템 모델을 선보였다. 당시 이 시스템은 미 우주군 및 미국 항공우주국(NASA)의 공동 대응팀으로부터 시스템 정밀도 관련 협력 제안을 받았다.

ㅇ 또한 본 기술은 우리나라 우주위험대비기본계획에 따라 우주물체의 추락과 충돌 위험에 대응하기 위한 국가적 임무 수행을 위해 천문연에서‘카시오페이아(KASI’s Orbit Prediction & Estimation, Integrated Analysis System)’시스템으로도 사용 중이다.

□ 한화시스템은 독자 SAR 위성을 개발하고 운용하기 위해 천문연의 인공위성 비행역학 시스템을 지상국 시스템 개발에 적용할 예정이다.

□ 인공위성 비행역학 시스템을 개발한 천문연 최은정 박사는 “이번 기술이전으로 한화시스템과의 협력을 지속하며 우주 개발 기술 역량을 강화하며 민간 주도 우주산업 발전에 기여할 것”이라 밝혔다.

ㅇ 한화시스템 관계자에 따르면 “고성능 SAR 위성의 관제를 위해 정밀한 비행역학시스템이 필요한 만큼, 다수 사례에서 검증된 천문연의 비행역학시스템은 한화시스템에서 자체개발하는 고해상도 SAR 위성의 성공적인 임무 수행에 큰 도움이 될 것”이라 밝혔다.

□ 한편, 천문연과 한화시스템은 지난 2020년 ‘차세대 우주물체 정밀 추적 시스템 기술개발’ 관련 업무협약을 체결했고, 해당 분야 협력을 지속해오고 있다. (보도자료 끝. 참고 사진 및 자료 있음.)

[문의]

한국천문연구원 우주위험감시센터 우주위험연구실장 최은정 책임연구원 (Tel: 042-865-3275)

한국천문연구원 우주위험감시센터장 조성기 책임연구원 (Tel: 042-865-3236)

[참고자료 1] 그림 및 참고 설명

그림 1. 천문연이 개발한 인공위성 비행역학 시스템 카시오페이아 이미지

- 카시오페이아(KASIOPEIA, KASI’s space object Orbit Prediction, Estimation, Integrated Analysis System) :

카시오페이아는 천문연 관측장비를 연동해 인공우주물체 궤도 결정, 예측 및 추락, 충돌 위험 통합분석 시스템으로 천문연이 자체 개발했다. 광학, 레이더, RF, GPS 신호를 분석해 인공위성의 초기궤도를 결정하고, 이를 통해 궤도를 결정·예측하여 우주물체의 추락 및 충돌 위험을 예상하는 우주감시 토탈 솔루션을 제공한다. 이번에 이전한 기술은 카시오페이아의 핵심기술이라고 할 수 있다.

- 본 기술이전의 핵심기술: 궤도결정 및 예측 알고리즘

본 시스템은 인공위성의 궤도를 초기궤도결정(Initial Orbit Determination, IOD), 궤도결정(Orbit Determination, OD), 궤도전파(Orbit Propagation) 순으로 결정하고 예측한다.

·초기궤도결정(Initial Orbit Determination, IOD) : 최소한의 관측자료를 이용해서 궤도의 초기값을 결정한다.

·궤도결정(Orbit Determination, OD) : 초기궤도로 계산한 관측치와 실제 추적한 인공위성의 관측치의 차이가 최소화될때까지 반복 계산함으로써 특정 시각에서 실제의 궤도에 가장 가까운 궤도요소를 결정한다.

·궤도전파(Orbit Propagation) : 현재 궤도 특성을 감안한 미래 시각에서의 궤도를 예측한다.

그림 2~4. 천문연이 개발한 인공위성 비행역학 시스템 카시오페이아 이미지