[과학을 읽다]②미세먼지 파수꾼 '천리안 2A·2B호' 뜬다

천리안 2호 임무 수행 상상도 [사진출처=한국항공우주연구원]

[아시아경제 김종화 기자] 천리안 2A호는 기상과 우주기상 관측용이고, 천리안 2B호는 환경과 해양 관측을 위한 정지궤도위성(geosynchronous satellite)입니다.

정지궤도위성은 적도 상공(지구의 위도 0˚) 3만5786km인 정지궤도에 인공위성이 위치할 때 정지하고 있는 것처럼 보이는 위성입니다. 정지궤도는 최초 주창자인 영국의 수학자 아서 클라크(Arthur Clarke)의 이름을 따 '클라크 띠(clarke belt)'라고도 부르는데 위성의 공전 주기와 지구의 자전 주기가 같은 상공의 지점들을 말합니다.

정지궤도에서는 특정 지역에 대해 24시간 관찰과 통신이 가능한 한정된 공간이기 때문에 세계 각국은 정지궤도 확보를 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있는 상황입니다. 이 때문에 국제협약에 따라 정지궤도에 놓일 수 있는 위성의 수는 희망 국가별로 할당을 받습니다.

육안으로는 위성이 정지해 있는 것처럼 보이지만 실제로는 지구의 자전 속도와 같은 시속 1만1000km 정도의 속도로 움직이며 지구를 관측합니다.

환경관측 전용인 2B호에 탑재된 환경탑재체(GEMS)는 원소에 따라 방출하는 빛의 파장이 다른 점을 이용해 오염 물질을 구분하게 됩니다.

GEMS는 자외선과 가시광선 영역인 300~500nm(1nm=10억분의 1m)의 파장 대역을 0.2nm 폭으로 1000개의 구역(채널)으로 나눠 관측할 수 있습니다. 이산화질소, 이산화황, 오존, 포름알데히드, 에어로졸 등 탄소(C) 계열을 제외한 거의 모든 대기 오염물질을 감시할 수 있습니다.

GEMS는 공간 해상도가 7km입니다. 이는 지상에 7km 간격으로 대기 관측소를 세운 것과 동일한 효과를 얻는 셈입니다. 다른 여러 선진국에서 운영 중인 GEMS의 공간 해상도가 24km 정도입니다. 천리안 2B호의 GEMS의 성능이 3.4배 가량 뛰어난 것입니다.

주목할 것은 GEMS는 우리 연구원과 미국 볼에어로스페이스사가 공동으로 개발했지만 GEMS의 주요 구성품인 망원경부와 분광부,광전자부 등은 우리 기술로 개발된 점입니다.

천리안 2A호 조립 장면 [사진출처=한국항공우주연구원]

2기의 위성을 개발하고 발사하기까지 8년 정도가 걸렸고, 7200억원의 예산이 투입됐습니다. 천리안 2A호는 오는 5월, 2B호는 내년 3월에 프랑스 아리안스페이스사의 '아리안-5ECA' 발사체에 실려 남미에 위치한 기아나 우주센터에서 발사될 예정입니다.

천리안 2B호가 정지궤도에 자리 잡으면 우리나라를 중심으로 5000km×5000km 영역을 커버할 수 있게 됩니다. 동으로는 일본, 서로는 중국, 남으로는 인도차이나까지 훤히 들여다 볼 수 있게 됩니다. 다만, 군사용으로 사용할 수 없는 기상 관측용입니다.

한국항공우주연구원 관계자는 "천리안 2호(2A·2B)들의 관측 능력은 천리안 1호 대비 해상도는 4배 이상, 관측 주기는 3배 이상, 관측 채널은 3배 이상 높아질 것"이라면서 "정밀 기상관측을 통한 일기예보의 정확성이 높아지고, 기상이변 감시와 예측 능력, 국경을 넘나드는 대기오염물질의 이동 감시 능력도 크게 향상될 것"이라고 기대했습니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr