과기정통부·기상청, ‘천리안위성 5호’ 개발을 위한 예타선정에 박차

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2021. 10. 20.

과기정통부·기상청, ‘천리안위성 5 개발을 위한 예타선정에 박차

부서 우주기술과

 

기후위기 시대, 

기상위성 기술 도약으로 국민의 안전을 책임진다!

- 과기정통부·기상청, ‘천리안위성 5호’개발을 위한 예타선정에 박차 -

 

□ 과학기술정보통신부(장관 임혜숙, 이하 ‘과기정통부’)와 기상청(청장 박광석)은 정지궤도 기상‧우주기상 위성시스템(이하 ‘천리안위성 5호’) 개발사업의 예비타당성 조사* 대상선정 절차가 진행 중이라고 밝혔다.

 

* (국가재정법 제38조) 총사업비 500억원 이상의 대규모 국가연구개발사업 신규사업에 대하여 과학기술적‧정책적‧경제적 타당성을 조사, 투자 여부를 판단하는 절차

 

○ 우리나라의 국가안보 및 국민안전 확보, 기후위기 시대 대응 등을 위한 기상관측은 현재 천리안위성 2에이(A)호가 담당하고 있으나, 천리안위성 2에이(A)호는 2029년 임무가 종료될 예정이다.

 

○ 이에 따라, 천리안위성 5호는 천리안위성 2에이(A)호의 임무를 승계 받아 2029년 발사하여 2039년까지 10년 간 운영할 예정이며, 이를 위해서는 2023년부터 7년 간 사업을 추진하는 것이 반드시 필요한 상황이다. 

 

- 천리안위성 5호 사업은 5,980억 규모로 △위성체, △기상 및 우주기상 탑재체, △지상국 시스템 및 활용기술 등을 개발할 예정이며, 국내 기술 개발 등을 통해 우리나라의 우주기술 역량 함양에 큰 기여를 할 것으로 보고 있다.

□ 천리안위성 5호는 신속한 감시와 예측을 통해 초강력 태풍과 돌발성 호우, 산불 등의 기상재해로부터 국민의 재산과 생명을 보호하고, 이상기후 대응을 위해 미래사회에서 필요한 위성정보를 생산할 예정이다.

 

○ 해당 위성은 한반도를 2분 간격으로 연속 관측이 가능해짐에 따라 초단기적 위험기상 탐지와 예측이 가능하고, 

 

- 현재 운영 위성에 비해 산불탐지 능력이 4배로 확대됨에 따라 축구장 면적의 강한 산불도 조기에 탐지해 정보제공이 가능하며, 태양폭발에 의한 위성항법, 항공운항, 전력망 등에 미치는 우주기상 영향의 예‧특보도 가능해진다.

 

○ 또한, 천리안위성 에이(A)호에서 관측이 어려웠던 구름 아래와 주‧야간 불연속 문제 등을 해소하고, ‘태양 엑스(X)선 관측센서’의 독자개발을 통해 태양폭발 탐지 소요시간 단축도 대폭 향상(최대 1시간 → 8분으로 단축) 시키는 것을 목표로 하고 있다.

 

□ 그리고, 천리안위성 5호 개발을 통해 7,300억원 수준의 우주산업 분야 생산유발 및 부가가치 창출, 1천명 이상의 우주개발 전문인력 확대와 5천 6백명 이상의 고용 유발효과를 창출하고, 운영을 통해 8,000억원 이상의 위험기상 피해액 저감 효과를 얻을 수 있어 국가 경제와 일자리 창출에도 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.

 

□ 권현준 거대공공연구정책관은 “천리안위성 에이(A)호 임무가 종료되기 전, 안정적인 기상위성 임무 승계와 기상위성 기술 도약을 위해 이번 예비타당성 조사에 선정되어 2023년부터 본 사업이 정상 추진될 수 있도록 최선을 다하겠다.”고 밝혔다. 

 

붙임 1 천리안위성 5호 개발사업 개요

 

□ 정지궤도 기상‧우주기상 위성시스템 개발사업 내용

 

❍ 사업기간: ’23~’29(7년, 궤도상 시험 기간 포함)

❍ 사업내용: 정지궤도 기상‧우주기상 위성시스템 개발사업

❍ 사업주관/협력부처: 과학기술정보통신부/기상청

❍ 부처별 역할: [과기정통부] 사업 총괄 주관, 위성체 및 시스템 개발

[기상청] 기상탑재체 및 지상국, 활용기술 개발

❍ 사업규모: 총 사업비 5,980억원(출연금)

총 예산 기상‧우주기상 탑재체 위성체 발사 및 보험 지상국

(활용기술 포함)

5,980 1,992 2,029 950 1,009

 

□ 후속위성 개발 일정

 

❍ ('20∼'22년) 기획연구, 예비타당성 조사 및 사전연구

❍ ('23∼'29년) 위성체, 탑재체, 지상국, 알고리즘 개발, (`29) 발사 및 궤도상시험

❍ ('29∼'39년) 정식운영 및 서비스, (`39년) 임무 종료

<후속 정지궤도 기상위성 개발 일정>

사업 준비 개발 및 시험 정식 운영 및 서비스 임무

위성 및 지상국 개발 궤도상 종료

시험

2020~2022. 2023.~2029.(7년) 2029 2029.~2039.(10년) 2039

(3년) ※발사: ’29년 상반기 (8개월) ※ 산출물/활용 기술개발은 ’30년 완료

※ 예타: ’21~’22

 

□ 예상성과 및 기대효과

 

❍ 실시간 위험기상 탐지능력 강화로 기상재해 저감에 기여

❍ 한반도 중심 위성기반 기후 DB 구축으로 기후위기 시대 대응력 강화

❍ 우주기상 위험 예‧특보 능력 강화로 위성 장애 조기 예측 및 영향 최소화

❍ 수요 기반의 기상위성 정보제공 및 사용자 확대로 관련 산업 성장 도모

 

붙임 2 천리안위성 5호 개발사업 기대성과 및 파급효과

 

붙임 3 천리안위성 5호 기술개선 및 기대효과

구 분 기술개발 주요 내용 기술개선 기대효과 천리안 2A호

시스템 위성항법시스템 󰋻실시간 위성 운항궤도 결정 기술을 적용하여 궤도 결정 정밀도 및 안정성 향상 󰋻위성 관측 지향 정밀도 향상을 위한 신기술 적용 󰋻위성 관측자료의 위치 오차 최소화(1km → 100m 내외) 󰋻미적용

  (GNSS) 수신기 탑재 󰋻해외 추적소 정보를 이용해 위성궤도 결정

본체 탄소복합재 재료 사용 󰋻탄소복합재 허니컴 샌드위치 패널을 사용하여 본체가 열에 의해 발생할 수 있는 변형을 줄이고 위성 본체의 안정성 강화 󰋻알루미늄 재료 →  󰋻위성체 열변형을 최소화해 안정성 확보 및 위성영상 품질 향상(위성체 왜곡에 의한 관측 지향점 흔들림 방지) 󰋻알루미늄 허니컴 샌드위치 패널

탄소복합재 재료 사용

탑재체 기상탑재체 관측 채널 수 증가 󰋻관측 채널 수를 기존 센서의 16개에서 17개로 증가하여 관측 정보 확대 󰋻관측 채널수 16개 → 󰋻위성 산출물 종 추가 생산 및 다양한 정보 활용으로 고품질 기상정보 제공 󰋻관측 채널 수 16개

17개(근적외/2.25µm 파장 채널 추가)

기상탑재체 공간 해상도 향상 󰋻근·단파적외(1.38µm, 1.61µm, 3.9µm) 채널 공간 해상도를 2km에서 1km로 향상 󰋻근·단파적외 채널 공간 해상도 향상(2km→1km) 󰋻산불이나 대형화재 조기 발견 가능 󰋻근·단파적외 채널 공간 해상도 2km

우주기상탑재체 엑스(X)선 감지기(센서) 신규 탑재 󰋻엑스(X)선 감지기(센서) 탑재로 태양 폭발에 대한 관측 및 대응기반 마련 󰋻태양 엑스(X)선 관측 감지기(센서) 개발(국내기술) 󰋻태양 폭발 시 고에너지 입자 및 방사에너지로부터 위성항법, 항공운항, 전력망 등에 영향 최소화 󰋻미적용

지상 고용량 위성 관측자료 처리(GPGPU 적용)기술 적용 󰋻중앙처리장치(CPU)가 맡았던 응용프로그램의 연산을 그래픽처리장치(GPU)로 처리하여 연산 속도를 향상시키는 기술인 GPGPU 병렬처리 기법 도입 󰋻컴퓨팅 계산 속도 개선 󰋻천리안위성 2A호 대비 고해상도 위성자료를 1.9배 고속 처리 󰋻일반 병렬화 자료처리

시스템 ※ GPGPU(General-Purpose computing on Graphic Processing Units) CPU → GPGPU 병렬처리기법 도입 (10분당 FD 관측자료 용량: 2A호 1.8TB, 5호 3.3TB 예상) ※ 병렬화: 하나의 연산을 분산해 처리하여 처리속도 줄임 

󰋻영역별 관측 주기(전구 10분, 동아시아 2분) 내에 자료처리 완료 󰋻GPGPU 기술개선:

TRL6(시제품 평가단계) →TRL9(사업화 단계)

※ TRL: 기술개발 성숙도

지상 맞춤형 융합 플랫폼 서비스 기술개발 󰋻다중 위성자료 융합 데이터베이스 구축 󰋻통합 자료조회 및 표출 기술 개발(국내기술) 󰋻사용자 맞춤형 서비스를 통한 위성 자료의 활용성 증대 및 사회‧경제적 고부가가치 창출 기여 󰋻API를 이용한 위성 자료 서비스

시스템 󰋻인터넷기반자원공유(클라우드) 기반 대용량 자료 제공 서비스 및 API를 이용한 오픈데이터 서비스 플랫폼 구축 󰋻오픈 API 적용기술 개선

󰋻 천리안 기상위성 시리즈(3개 위성)의 한반도 기후관측 정보(30년) 서비스 󰋻대용량 위성 자료 제공 기술 개발(국내기술)

󰋻위치기반 3차원 위성영상 표출 서비스

위성 위성 관측을 이용한 위험기상 탐지성능 향상 󰋻2.25µm 채널 추가와 공간해상도 증가를 토대로 좀 더 다양하고 상세한 정보를 이용한 위험기상 탐지 개선 󰋻근적외 2.25µm 채널 추가 󰋻예보 정확도 향상 및 기상재해 예방에 기여 -

활용 󰋻수치모델 입력 자료 추가를 통한 예보 정확도 향상 󰋻근·단파적외 채널 공간 해상도 향상(2km→1km) - 선진국 대비, 위험기상 탐지 및 예측 탐지 정확도 2에이(A)호 90% → 5호 95%

󰋻위성 관측자료와 인공지능기술을 결합한 모의 영상 산출기술 개선 및 초단기적 예측 영상 산출 기술개발  󰋻인공지능기반 위성영상 예측기술 개발(국내기술) - 수치모델 위성자료 정확도 에이(A)호 87% → 5호 90%

인공지능 기법을 적용한 기상산출물 알고리즘 개발 󰋻인공지능 기법을 적용한 총 6개 분야 기상산출물 알고리즘 개발 󰋻기상산출물 인공지능 알고리즘 개발(국내기술) 󰋻사용자 친화적인 맞춤형 산출물 제공 󰋻인공지능 기법을 적용한 가시채널 야간 모의 영상 산출기술 개발

- 기상재난 탐지 및 예측정보생산 󰋻전 지구 기후변화 감시자료 산출 알고리즘 개발(국내기술) 󰋻인공지능 기법을 이용한 위성 공백 자료 및 예측 영상 산출을 통한 위성 영상 연속정보 제공

- 전 지구 기후변화 감시 󰋻한국형수치모델 활용 위성 모의자료 생산 알고리즘 개발(국내기술)

- 한국형수치모델 적용 위성 모의 자료 산출 󰋻다분야 융합활용 알고리즘 개발(국내기술)

- 우주기상 감시 󰋻해외 사용자 맞춤형 위성정보 산출 알고리즘 개발(국내기술)

- 다분야 융합(신재생에너지, 안보·위협 대응)

- 해외 사용자 맞춤형 위성정보 산출