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군정찰위성, 한반도의 전천후 감시정찰 기반 구축

2024.04.24 나경수 국방과학연구소 첨단원 위성체계단 팀장
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나경수 국방첨단과학기술연구원 국방과학연구소 위성체계단 팀장
나경수 국방과학연구소 첨단원 위성체계단 팀장

한국시간으로 지난해 12월 4일 새벽 우리 군의 오랜 염원이었던 역사적인 첫 군정찰위성이 발사되었고, 이후 올해 4월 8일 오전 두 번째 군정찰위성이 발사 후 성공적으로 임무궤도에 안착되었다. 

군정찰위성이 우리 군에 큰 의미를 가지는 이유는 우리의 눈이라 할 수 있는 감시정찰체계에 있어 타 자산들에 비해 지리적, 환경적 영향을 받지 않고 상시 전천후 활용 및 감시가 가능한 기반을 구축한 데 있다. 

또한 동맹국의 의존에서 벗어나 이제는 보고 싶은 곳을 스스로 볼 수 있는 능력이 크게 향상될 수 있기 때문이다.

뿐만 아니라 우리의 독자 군정찰위성을 통해 동맹국에게도 필요한 정보를 제때 제공해줌으로써, 외교적으로 상호 대등한 관계로 우뚝 설 수 있는 디딤돌이 되었다. 

한편 지난해 발사한 군정찰위성 1호기는 ‘EO/IR(Electro Optical/Infrared)’ 센서가 장착된 전자광학 및 적외선 위성이다. 

EO(전자광학) 센서의 경우 가시광 대역에서 물체로부터 발생하는 광원을 전자결합소자로 포착해 영상화하는 기술이며, 일상생활에서 사용하는 일반적인 카메라 기술과 유사하다. 

또한 IR(적외선) 센서는 적외선 대역에서 물체로부터 발생하는 열원을 감지해 영상화하는 기술로 빛이 없는 밤, 어두운 환경에서 온도 차를 감지해 영상화할 수 있는 센서다. 

전자광학카메라는 직관적으로 이해하기 쉬운 영상을 제공해 주지만 비/구름이 있거나 밤에는 영상촬영이 제한되며, 적외선 카메라는 야간에도 온도 차에 따라 영상을 획득할 수 있지만, 역시 기상의 영향을 받는 단점이 있다. 

8일 오전(한국 시간) 미국 플로리다주 케네디 스페이스센터 발사장에서 군사정찰위성 2호기가 미국 민간 우주기업 스페이스X의 팰컨9 로켓에 탑재돼 발사되고 있다. (사진=국방첨단과학연구소 제공)
8일 오전(한국 시간) 미국 플로리다주 케네디 스페이스센터 발사장에서 군사정찰위성 2호기가 미국 민간 우주기업 스페이스X의 팰컨9 로켓에 탑재돼 발사되고 있다.

이에 비해 올해 발사한 군정찰위성 2호기는 ‘SAR(Synthetic Aperture Radar)’ 센서가 탑재된 합성개구레이더 위성이다. 

SAR센서는 이동하는 레이더에서 지상의 관심지역에 전파를 방사해 반사되는 신호를 수신하고 신호 차이를 영상화하는 레이더 기술이다. 

전파를 방사하므로, 기상 조건에 상관없이 주야 전천후 영상 획득이 가능한 상시 감시체계를 구축할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 영상자체가 흑백이고 난해해서 정밀분석을 위해서는 전문가의 판독이 필요하다. 

따라서 만능 위성은 없기 때문에 표적에 대한 정확한 정보수집 및 판독을 위해서는 다양한 종류의 위성을 통합하여 보완적으로 운영할 필요가 있다.

앞으로도 군정찰위성은 내년까지 순차적으로 발사될 예정이며, 궤도시험 및 보정작업 그리고 시험평가를 거쳐 본격적으로 우리 군에서 운영을 시작할 것이다. 

군정찰위성사업인 425사업 외에도 2023년 초부터 다부처사업(국방부, 과기정통부 등 다부처 참여)인 초소형위성체계개발사업이 진행 중인데, 수십기의 초소형위성을 국내개발하여 발사/운영하는 사업이다. 

425사업의 중대형위성은 고가의 고성능장비들이 탑재되므로, 초소형위성에 비해 해상도가 높고 기동성이 더 우수한데 반해, 초소형위성은 저가로 대량생산이 가능하므로, 재방문주기를 짧게 하여 변화를 탐지하는데 장점이 있다. 

따라서 두 종류의 위성을 상호 보완적으로 운영함으로써, 감시정찰의 공백을 줄여 한반도 및 해양에 대한 빈틈없는 감시정찰이 가능해질 것으로 기대된다.

전세계적으로 우주산업에 대한 투자와 협력이 확대됨에 따라 우리나라 국방우주 분야에 있어서도 한국형 뉴스페이스에 발맞춰 군사 위성뿐만 아니라 발사체, 지상체, 정보활용체계, 우주영역인식, 발사장 등 인프라에 대한 관심과 투자, 그리고 국제협력 필요성도 증대되고 있다. 

위성체 분야에 있어서는 부품/구성품 국산화 바람이 급격히 불기 시작하였고, 발사체 분야에서는 과기부/항우연의 누리호를 비롯하여 군 고체발사체 개발 및 발사 성공 등으로 세계적인 발사서비스 시대를 개척 중이다. 

이 밖에 지상체/정보활용/ 우주영역인식 등의 분야에 있어서도 위 분야들과 연동하여 많은 우주사업들이 기획 및 착수되었다. 

위성체 조립/시험장 및 발사장, 계측소, 해외안테나 등 우주 인프라 구축에 대한 필요성도 인지되어 현재 관련 사업들이 진행되거나 기획되고 있으며, 동맹국과의 정보/인프라 공유를 위한 국제협력도 진행 중이다.

앞으로의 국방우주체계는 국내 민/군 상호 긴밀 협력은 필수적이다. 

특히 근래 우크라이나전을 통해 판단할 수 있듯이, 국방우주체계는 단일 국가만의 힘으로 구축되는 것이 아니라 미국 등 동맹국과의 위성체/발사체 및 우주 인프라 공동 활용과 같이 범세계적으로 이루어져야 하며, 사이버 안보와 상호호환성 등이 고려되어야 할 것이다.

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