아리랑 3호 발사 초읽기…18일 새벽 발사

일본 규슈 남단 가고시마현 다네가시마섬 남쪽 해변에 자리잡은 다네가시마 우주센터에서 17일 낮 12시30분 우리나라의 다목적실용위성 아리랑3호가 탑재된 ‘에이치-2에이’(H-2A) 로켓이 발사대 조립동(VAB)에서 발사장으로 이동하고 있다. 한국항공우주연구원 제공

일 큐슈 남단에서 새벽 1시39분에 발사 예정
1차 발사 허가…최종 발사까지 4차례 거처야

일본 규슈 남단 가고시마(鹿兒島) 현의 다네가시마(種子島) 섬 남쪽 해변에 자리잡은 ‘다네가시마 우주센터’에서 18일 오전 1시 39분 우리나라의 다목적실용위성 ‘아리랑 3호’가 발사될 예정이다.

최해진 한국항공우주연구원 다목적실용위성3호 사업단장은 17일 오전 10시30분 다네가시마우주센터 안 프레스센터에서 열린 브리핑에서 “아리랑 3호는 발사 준비가 완료돼 17일 오전 9시30분 1차 발사 여부(Go/No-Go) 결정에서 발사 허가가 떨어졌다”고 말했다.

최 단장은 “현재까지는 발사가 지연될 가능성이 낮다”며 “밤에 바람이 초속 5~6m 정도로 다소 세게 불 것으로 예보됐지만 초속 12m까지는 발사에 영향을 미치지 않는다”고 말했다.

아리랑 3호는 최종 발사 전까지 총 4차례에 걸쳐서 발사 여부를 결정하게 된다.

아리랑 3호는 일단 1차 발사 여부 결정에서 발사 허가가 떨어짐에 따라 낮 12시 30분 에이치-2에이(H-IIA) 로켓에 실려 발사대로 이동할 예정이다.

이후 오후 3시30분에는 아리랑 3호의 2차 발사 여부가 결정된다. 이때 발사가 결정되면 H-IIA 로켓에는 연료가 주입되며 오후 4시 발사 카운트다운이 시작된다. 연료 주입은 오후 4시40분부터 9시50분까지 진행될 예정이다.

아리랑 3호의 3차 발사 여부는 발사 1시간 전인 18일 0시39분에 이뤄진다.

이어 네번째이자 마지막 발사 여부 결정은 발사 10분 전인 18일 오전 1시29분에 이뤄진다. 이때 최종적으로 발사 허가가 떨어지면 발사 관계자들이 녹색 버튼을 누르고 오전 1시34분 30초부터는 ‘발사자동시퀀스’가 작동된다.

최 단장은 “자동시퀀스 중에도 문제가 감지되면 점화 직전까지는 얼마든지 발사를 중지시킬 수 있다”고 설명했다.

아리랑 3호는 이륙 뒤 976초(16분12초) 뒤 지구 상공 676㎞에서 분리되며 발사 39분 뒤 남극에 위치한 노르웨이 KSAT사의 트롤 지상국과 첫 원격 교신을 시도한다. 이 시기에는 아리랑 3호의 태양전지판이 성공적으로 전개됐는지 확인은 불가능하다.

아리랑 3호의 최종 발사 성공 확인은 발사 1시간29분 뒤이며, 이때 아리랑 3호는 KSAT사의 노르웨이 스발바드 지상국과 교신을 한다. 이 교신에서 태양전지판의 성공적인 전개 여부를 일차적으로 확인할 수 있다.

한국항공우주연구원에 마련된 대전 지상국과의 교신은 발사 1시간40분 뒤인 3시20분께며 항우연은 이때 태양전지판 전재 여부 등 아리랑 3호 발사의 성공 여부를 최종적으로 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

한편 아리랑 3호를 실어 우주로 쏘아 올릴 H-IIA는 일본 미쓰비시중공업이 제작한 로켓으로 길이 53m, 지름 4m의 2단 로켓이다. H-IIA 1단에는 고체 부스터 2기가 달려 있다.

H-IIA는 H-II 로켓 시리즈 가운데 위성 발사를 담당하고 있으며 H-IIB는 국제우주정거장(ISS)의 화물 수송용으로 쓰이고 있다. H-IIA는 2007년 일본의 달 탐사 위성인 ‘셀레네(SELENE)’를 쏘아 올려 유명해졌다.

H-IIA 첫 발사는 2001년 8월 29일 이뤄졌으며 지금까지 총 20회 발사했고 그 중 19번의 발사를 성공시킨 성공률 95%의 로켓이다. 아리랑 3호 발사는 H-IIA 로켓의 21번째 발사다.

H-IIA는 21번째 발사에서 아리랑 3호와 함께 일본 위성 3기도 함께 쏘아 올린다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 개발한 ‘GCOM-W1(시주쿠)’ 위성은 지구의 물 순환 변동을 조사할 임무를 지녔다. ‘시주쿠’는 1.9t급이며 수명은 5년이다.

이밖에 ‘소형실증위성 4호(SDS-4)’와 ‘호류(鳳龍) 2호’ 등 작은 실험위성 2기도 함께 실린다. SDS-4호는 무게 50㎏으로 위성을 탑재한 선박을 자동으로 식별하는 실험 등의 목적을 띠고 있다. 호류 2호는 우주쓰레기를 잡아낼 수 있는 센서를 테스트 하는 등 과학 임무를 지녔다.

H-IIA가 외국 위성을 쏘아 올리는 건 아리랑 3호가 처음으로, 현재 다네가시마 우주센터로 향하는 길목에는 한국과 일본의 국기가 사이좋게 걸려 있어 양국의 첫 번째 협력을 축하하고 있다.

글·사진 다네가시마우주센터(일본 규슈)/이근영 기자

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■ 아리랑 3호는 어떤 위성?

기상·지도제작 등 다목적실용 위성
순수 국내 기술로 제작한 ‘국산’

아리랑 3호

지구관측위성인 아리랑 3호는 다목적실용위성이다. 과학적 현상을 관측하고 연구하는 과학위성, 군사적 목적에 사용되는 군사위성, 우주전파소 구실을 하는 방송통신위성, 천리안과 같은 기상위성, 위성항법시스템(GPS)을 구성하는 항법위성처럼 사용목적이 특정 분야에 국한된 위성들과 달리 지구관측위성 영상은 환경, 기상, 해양, 지질, 지도제작, 임업, 수자원, 농업 등 다양한 분야에서 실용적으로 쓰인다.

아리랑 3호는 서브미터급(해상도 1m 이하) 광학카메라를 탑재한 초고해상도 위성이다. 1999년 처음 발사된 다목적실용위성 아리랑 1호를 시작으로 아리랑 위성은 계속 진화하고 있다. 아리랑 1호는 해상도 6.6m에 불과했으나, 2006년 발사된 2호는 해상도 1m, 3호는 70㎝이다. 올해 7~8월에 발사될 예정인 아리랑 5호는 영상레이더를, 2014년 발사 예정인 아리랑 3A호는 적외선카메라를 장착해 흐린날이나 한밤중에도 지구 관측이 가능하다.

세계 상업용 위성영상판매 시장을 주도하고 있는 위성들은 0.41~0.87m의 서비미터급 영상들을 제공하고 있어, 아리랑 3호는 초고해상도 위성영상 시장에 진입할 수 있을 것으로 기대된다. 세계 지구관측 위성영상 시장은 2018년까지 39억달러(약 4조5천억원) 규모로 성장할 것으로 예상되고 있다. 아리랑 2호는 2007년부터 위성영상 시장에 진출해 대만, 아랍에미리트, 유럽우주청 등에 2200만달러(약 235억원)의 직수신권 판매와 약 26억원의 개별영상 판매 실적을 올려, 아리랑 3호는 이보다 훨씬 많은 매출을 올릴 것으로 전망된다.

아리랑 3호는 저궤도 위성이다. 저궤도 위성은 고도 500㎞에서 1500㎞ 사이의 궤도를 도는 위성으로, 지구와 가까이 돌고 있어 기상 관측, 지구 관측 등에 많이 사용된다. 아리랑 3호는 또 태양동기궤도 위성이다. 태양동기궤도는 위성이 지구를 도는 속도와 지구의 공전 속도가 일치하는 궤도로 태양을 항상 바라볼 수 있어, 위성을 운용하기 위한 전력 생성에 유리하다. 아리랑 3호는 685㎞ 상공의 태양동기궤도를 회전하도록 설계돼 있다.

아리랑 3호는 순수 국내 기술로 제작한 980㎏의 ‘국산’ 위성이다. 아리랑 1호는 미국 TRW사와 기술협력을 통해 개발하고, 아리랑 2호는 국내 주도로 개발했지만 주요부품은 해외업체에서 들여다 조립했다. 그러나 아리랑 3호는 한국항공우주연구원과 (주)한국항공우주산업, (주)대한항공, (주)한화, (주)두원중공업, 쎄트렉아이 등의 국내기업체들이 협력해 디자인에서부터 조립까지 자체적으로 제작했다. 다만, 국내에 렌즈 개발을 하는 업체가 없어 주요부품의 제작은 외국 업체에 맡길 수밖에 없었다.

아리랑 3호는 아리랑 1호와 마찬가지로 새벽에 발사한다. 1호는 1999년 12월21일 미국 플로리다주에 있는 반덴버그 공군기지에서 토러스 발사체로 발사됐다. 이때도 남쪽으로 발사했기에 위성이 지구를 한바퀴 돌아 12시간 만에 우리나라를 바라볼 수 있도록 하기 위해 새벽에 발사했다. 그러나 시차 덕분에 한국에서는 성공 여부를 낮에 확인할 수 있었다. 2호 발사는 2006년 7월28일 러시아 플레세츠크 발사장에서 로콧 발사체에 실려 궤도진입을 했다. 이때는 위성을 북쪽으로 쏘았기 때문에 낮에 발사했다.

아리랑 3호

아리랑 3호는 이름에 걸맞게 태양전지판이 3개로 이뤄져 있다. 2개인 아리랑 2호보다 자세 제어에 효율적으로 설계됐으며, 전력 생성에도 유리한 것으로 평가된다. 아리랑 3호는 발사 때는 지름 2m에 높이 3.5m의 육면체이지만, 궤도상에 올라가 태양전지판을 펴면 너비가 6.25m로 늘어난다. 위성체는 상부 구조모듈과 장비모듈, 추진모듈, 태양전지판 등으로 구성돼 있다. 상부 구조모듈에는 탑재체, 온도 유지를 위한 다층박막단열재(MLI), 히터, 지상국과의 통신을 위한 송수신 안테나가 있다. 탑재체는 고해상도 광학카메라로 흑백 사진은 0.7m 해상도를, 컬러 사진은 2.8m의 해상도를 갖는다. 여기에는 512기가의 영상 저장장치가 들어 있다. 장비모듈에는 전력계·자세제어계·원격측정 명령계 장비들이 들어 있으며, 추진모듈은 위성의 궤도조정과 자세제어를 위해 사용되는 추진제 탱크, 소형 추력기 등으로 구성돼 있다.

이들 장치를 좀더 자세히 들여다보면, 열제어계에는 영하 100도와 영상 150도를 넘나드는 혹독한 우주환경에서 각 장치들이 제대로 작동할 수 있도록 적당한 온도를 맞춰주기 위한 단열재, 히터, 온도센서 등이 들어 있다. 전력계는 태양전지판과 충전용 배터리, 전력제어 및 분배기 등으로 구성된다. 자세제어계는 위성이 지구를 돌면서 일정한 방향으로 지구를 바라보도록 자이로스코프, 태양센서, 별추적기, 반작용 휠, 추력기 등의 장치로 자세를 제어하는 일을 한다. 추진계에는 위성의 궤도 조정과 자세제어를 위해 사용되는 72.5㎏의 추진제 탱크, 4쌍 8개의 소형 추력기 등이 포함된다. 추진제로는 하이드라진이라는 화합물을 쓴다.

다네가시마우주센터(일본 규슈)/이근영 선임기자