달나라에서는 정말 토끼가 절구질을 하고 있는 것일까요? 달나라에서는 정말 토끼가 절구질을 하고 있는 것일까요?
우주는 우리에게 미지의 세계입니다. 우주의 기원과 구조 등 아직도 많은 부분이 베일에 싸여 있습니다. 그러나 최근 몇 년 사이에 뉴스나 신문 기사를 통해 우주의 신비와 아름다움을 간접적으로나마 체험할 수 있게 되었습니다. 과학기술의 발전과 함께 다양한 분야에서 우주연구가 활발히 이루어진 결과입니다. 한국 최초의 인공위성은 ‘우리별 1호’입니다. 1992년 8월 11일에 발사되어 1993년 9월 26일에 임무를 종료했습니다. 그 후 끊임없는 연구의 결과로 우리 별 2호, 3호 및 다양한 위성을 개발합니다. 우주는 우리에게 미지의 세계입니다. 우주의 기원과 구조 등 아직도 많은 부분이 베일에 싸여 있습니다. 그러나 최근 몇 년 사이에 뉴스나 신문 기사를 통해 우주의 신비와 아름다움을 간접적으로나마 체험할 수 있게 되었습니다. 과학기술의 발전과 함께 다양한 분야에서 우주연구가 활발히 이루어진 결과입니다. 한국 최초의 인공위성은 ‘우리별 1호’입니다. 1992년 8월 11일에 발사되어 1993년 9월 26일에 임무를 종료했습니다. 그 후 끊임없는 연구의 결과로 우리 별 2호, 3호 및 다양한 위성을 개발합니다.
우리별 1호 우리별 1호의 발사 장면. (1992년 8월 11일 오전 8시 8분-한국시각) <출처: KAIST 인공위성연구센터> 한국의 위성개발은 1992년 8월 우리별 1호의 궤도 진입에 성공하면서 시작됐다. 이후 지속적인 연구 개발에 힘입어 우리별 2호와 3호가 탄생하였고, 과학기술위성, 다목적위성, 통신위성인 무궁화위성, 해양 및 기상 관측위성인 천리안위성까지도 개발하기에 이르렀다. 이처럼 우리나라의 위성 개발은 지금까지도 끊임없는 발전을 해 오고 있다. 그렇다면 우주 분야의 불모지였던 우리나라가 왜 이런 사람… terms.naver.com 우리별 1호 우리별 1호 발사 장면.(1992년 8월 11일 오전 8시 8분-한국시각) <출처: KAIST 인공위성연구센터> 한국의 위성개발은 1992년 8월 우리별 1호 궤도 진입에 성공하면서 시작됐다. 이후 지속적인 연구 개발에 힘입어 우리별 2호와 3호가 탄생하였고, 과학기술위성, 다목적위성, 통신위성인 무궁화위성, 해양 및 기상 관측위성인 천리안위성까지도 개발하기에 이르렀다. 이처럼 우리나라의 위성 개발은 지금까지도 끊임없는 발전을 해 오고 있다. 그럼 우주 분야의 불모지였던 우리나라가 왜 이런 사람… terms.naver.com
인공위성이란? 인공 위성의 원리 인공위성이란? 인공 위성의 원리
위성은 중력에 의해 행성이나 달과 같은 천체의 궤도에 오르는 물체입니다. 인공위성은 지상에서 일정한 고도(지상 약 600km)로 지구 주위를 돌고 있는 물체를 말합니다. 통신, 항해, 과학 연구, 기상 관측, 군사 감시와 같은 다양한 목적을 위해 우주로 발사되어 천체 주위 궤도에 배치됩니다. 인공위성은 일반적으로 로켓을 이용해 우주로 발사되며, 의도된 목적에 따라 크기, 모양, 기능이 달라질 수 있습니다. 센서, 카메라, 통신 장비, 과학 장비, 그리고 지정된 임무를 수행하기 위한 다른 기술을 갖추고 있습니다. 위성은 다양한 고도와 속도로 지구를 공전하며, 그 궤도는 특성과 요구사항에 따라 정지궤도, 저궤도와 같은 유형으로 분류합니다. 정지궤도 위성은 적도 상공 36,000km 지점에서 지구 자전 속도와 같은 속도로 회전하며 항상 한 지점에 고정되어 있는 반면, 저궤도 위성은 타원 궤도를 그리며 지구 표면 가까이 또는 멀리 떨어져 회전하게 됩니다. 위성은 중력에 의해 행성이나 달과 같은 천체의 궤도에 오르는 물체입니다. 인공위성은 지상에서 일정한 고도(지상 약 600km)로 지구 주위를 돌고 있는 물체를 말합니다. 통신, 항해, 과학 연구, 기상 관측, 군사 감시와 같은 다양한 목적을 위해 우주로 발사되어 천체 주위 궤도에 배치됩니다. 인공위성은 일반적으로 로켓을 이용해 우주로 발사되며, 의도된 목적에 따라 크기, 모양, 기능이 달라질 수 있습니다. 센서, 카메라, 통신 장비, 과학 장비, 그리고 지정된 임무를 수행하기 위한 다른 기술을 갖추고 있습니다. 위성은 다양한 고도와 속도로 지구를 공전하며, 그 궤도는 특성과 요구사항에 따라 정지궤도, 저궤도와 같은 유형으로 분류합니다. 정지궤도 위성은 적도 상공 36,000km 지점에서 지구 자전 속도와 같은 속도로 회전하며 항상 한 지점에 고정되어 있는 반면, 저궤도 위성은 타원 궤도를 그리며 지구 표면 가까이 또는 멀리 떨어져 회전하게 됩니다.
인기글
우주 공간에서는 공기가 없어 마찰열이 발생하지 않기 때문에 로켓 엔진과 같은 추진 장치 없이 중력만으로 날아갑니다. 따라서 연료 소모량이 적고 속도도 매우 빠릅니다. 하지만 대기권 밖으로 나오면 온도가 급격히 상승하기 때문에 지상과의 통신이 불가능합니다. 이때 태양전지판을 이용해 전기를 생산하면 다시 지상과 통신할 수 있습니다. 이렇게 계속 날아가면 결국은 수명이 다합니다. 그럼 인공위성의 원리를 알기 전에 어떻게 만들어지는지 먼저 살펴봅시다. 우주 공간에서는 공기가 없어 마찰열이 발생하지 않기 때문에 로켓 엔진과 같은 추진 장치 없이 중력만으로 날아갑니다. 따라서 연료 소모량이 적고 속도도 매우 빠릅니다. 하지만 대기권 밖으로 나오면 온도가 급격히 상승하기 때문에 지상과의 통신이 불가능합니다. 이때 태양전지판을 이용해 전기를 생산하면 다시 지상과 통신할 수 있습니다. 이렇게 계속 날아가면 결국은 수명이 다합니다. 그럼 인공위성의 원리를 알기 전에 어떻게 만들어지는지 먼저 살펴봅시다.
인공위성은 보통 여러 단계를 포함한 복잡한 공정을 통해 만들어집니다. 첫 번째 단계는 설계와 엔지니어링 단계입니다. 기술자와 과학자는 목적, 탑재량 요구사항, 전력 시스템, 추진, 통신 시스템, 열 제어 및 기타 측면을 고려하여 위성을 설계합니다. 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어와 시뮬레이션을 사용하여 위성의 성능을 모델링하고 최적화하는 경우가 종종 있습니다. 일단 설계가 완료되면 인공위성을 구성하는 부품을 만듭니다. 구조 프레임, 태양 전지판, 안테나, 센서, 프랑스 폰다, 컴퓨터 및 기타 전자 컴포넌트가 포함됩니다. 각 제조 공정은 특정 요구 사항에 따라 다르며 정밀 가공, 3D 인쇄, 회로 기판 조립 및 기타 특수 기술을 활용합니다. 인공위성은 크게 두 종류로 나뉩니다. 첫 번째는 발사체에서 분리돼 궤도에 진입했을 때 스스로 자세를 제어해야 하는 임무를 가진 위성이고, 두 번째는 일정 기간에 걸쳐 정해진 궤도를 돈 뒤 자체 동력원이 소멸하는 위성입니다. 첫 번째 유형의 위성은 주로 금속 합금 재질로 제작되며, 대부분의 부품이 조립식으로 구성되어 있습니다. 한편 두 번째 유형은 열팽창계수가 작은 탄소복합재나 유리섬유강화플라스틱(ERP) 소재로 제작됩니다. 이처럼 각 목적에 맞는 특성을 가진 재료를 선택함으로써 효율성을 극대화할 수 있습니다. 인공위성은 보통 여러 단계를 포함한 복잡한 공정을 통해 만들어집니다. 첫 번째 단계는 설계와 엔지니어링 단계입니다. 기술자와 과학자는 목적, 탑재량 요구사항, 전력 시스템, 추진, 통신 시스템, 열 제어 및 기타 측면을 고려하여 위성을 설계합니다. 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어와 시뮬레이션을 사용하여 위성의 성능을 모델링하고 최적화하는 경우가 종종 있습니다. 일단 설계가 완료되면 인공위성을 구성하는 부품을 만듭니다. 구조 프레임, 태양 전지판, 안테나, 센서, 프랑스 폰다, 컴퓨터 및 기타 전자 컴포넌트가 포함됩니다. 각 제조 공정은 특정 요구 사항에 따라 다르며 정밀 가공, 3D 인쇄, 회로 기판 조립 및 기타 특수 기술을 활용합니다. 인공위성은 크게 두 종류로 나뉩니다. 첫 번째는 발사체에서 분리돼 궤도에 진입했을 때 스스로 자세를 제어해야 하는 임무를 가진 위성이고, 두 번째는 일정 기간에 걸쳐 정해진 궤도를 돈 뒤 자체 동력원이 소멸하는 위성입니다. 첫 번째 유형의 위성은 주로 금속 합금 재질로 제작되며, 대부분의 부품이 조립식으로 구성되어 있습니다. 한편 두 번째 유형은 열팽창계수가 작은 탄소복합재나 유리섬유강화플라스틱(ERP) 소재로 제작됩니다. 이처럼 각 목적에 맞는 특성을 가진 재료를 선택함으로써 효율성을 극대화할 수 있습니다.
재료가 작성되면 조립되고 통합되어 위성을 만듭니다. 설계에 따라 재료를 신중하게 조립하고 응집력 있는 시스템에 통합하는 작업을 합니다. 오염을 방지하고 위성의 신뢰성을 보장하기 위해 청정실 환경에서 고도로 제어되고 수행합니다. 위성을 조립하면 기능과 신뢰성을 보장하기 위해 광범위한 테스트를 실시합니다. 열진공 테스트, 진동 테스트, 전자기 호환성 테스트 등의 환경 테스트뿐만 아니라 서브시스템이나 전체 성능에 대한 기능 테스트도 포함될 수 있습니다. 테스트 중에 발견되는 모든 문제는 인공위성 발사 전에 해결됩니다. 모든 테스트와 품질 검사를 통과하면 발사 준비가 됩니다. 보통 로켓을 사용하여 우주로 발사하고 우주선에서 배치되거나 로켓에서 궤도로 방출될 가능성이 있습니다. 일단 우주에 도착하면 위성의 전원이 켜지고 시스템이 점검되어 의도된 궤도에 배치됩니다. 인공위성이 궤도에 오르면 통신, 지구 관측, 항해 또는 과학 연구와 같은 의도된 기능을 수행하는 작동 단계를 시작합니다. 지상국에서 감시 및 제어하고 지속적인 운영을 위해 정기적인 유지보수 및 업데이트를 원격으로 수행합니다. 인공위성 제조는 다양한 단계를 포함하는 복잡하고 고도로 전문화된 프로세스입니다. 전 과정은 수년이 걸릴 수 있으며 우주에서의 성공적인 운영을 위해 높은 수준의 정확도, 전문 지식 및 품질 관리가 필요합니다. 재료가 작성되면 조립되고 통합되어 위성을 만듭니다. 설계에 따라 재료를 신중하게 조립하고 응집력 있는 시스템에 통합하는 작업을 합니다. 오염을 방지하고 위성의 신뢰성을 보장하기 위해 청정실 환경에서 고도로 제어되고 수행합니다. 위성을 조립하면 기능과 신뢰성을 보장하기 위해 광범위한 테스트를 실시합니다. 열진공 테스트, 진동 테스트, 전자기 호환성 테스트 등의 환경 테스트뿐만 아니라 서브시스템이나 전체 성능에 대한 기능 테스트도 포함될 수 있습니다. 테스트 중에 발견되는 모든 문제는 인공위성 발사 전에 해결됩니다. 모든 테스트와 품질 검사를 통과하면 발사 준비가 됩니다. 보통 로켓을 사용하여 우주로 발사하고 우주선에서 배치되거나 로켓에서 궤도로 방출될 가능성이 있습니다. 일단 우주에 도착하면 위성의 전원이 켜지고 시스템이 점검되어 의도된 궤도에 배치됩니다. 인공위성이 궤도에 오르면 통신, 지구 관측, 항해 또는 과학 연구와 같은 의도된 기능을 수행하는 작동 단계를 시작합니다. 지상국에서 감시 및 제어하고 지속적인 운영을 위해 정기적인 유지보수 및 업데이트를 원격으로 수행합니다. 인공위성 제조는 다양한 단계를 포함하는 복잡하고 고도로 전문화된 프로세스입니다. 전 과정은 수년이 걸릴 수 있으며 우주에서의 성공적인 운영을 위해 높은 수준의 정확도, 전문 지식 및 품질 관리가 필요합니다.
인공 위성의 원리 인공 위성의 원리
인공위성은 궤도에 밀어 넣는 초기 속도와 궤도를 돌고 있는 천체에 의해 발휘되는 중력의 조합에 의해 우주에 떠 있습니다. 이는 ‘미중력’ 또는 ‘무중력’으로 알려진 연속적인 자유낙하 상태를 초래하며, 여기서 위성과 내부의 내용물이 무중력 환경에서 떠 있는 것처럼 보이는 것입니다. 인공위성이 우주로 발사될 때 행성이나 궤도를 돌고 있는 다른 천체의 중력을 상쇄하기 위해 궤도 속도로 알려진 충분한 속도가 주어집니다. 이를 통해 위성은 안정적인 궤도를 유지하면서 중력 때문에 천체 쪽으로 계속 떨어질 뿐만 아니라 충돌을 피할 수 있는 충분한 속도로 앞으로 나아갈 수 있습니다. 결과적으로 위성은 떠 있다는 느낌을 만들어내는 영구적인 자유 낙하 상태로 남아 있는 것입니다. 궤도에서 위성이 경험하는 중력은 행성 표면에서 경험하는 중력에 비해 약하기 때문에 위성을 포함한 우주체가 부유하거나 미세 중력을 경험할 것으로 보입니다. 인공위성은 궤도에 밀어 넣는 초기 속도와 궤도를 돌고 있는 천체에 의해 발휘되는 중력의 조합에 의해 우주에 떠 있습니다. 이는 ‘미중력’ 또는 ‘무중력’으로 알려진 연속적인 자유낙하 상태를 초래하며, 여기서 위성과 내부의 내용물이 무중력 환경에서 떠 있는 것처럼 보이는 것입니다. 인공위성이 우주로 발사될 때 행성이나 궤도를 돌고 있는 다른 천체의 중력을 상쇄하기 위해 궤도 속도로 알려진 충분한 속도가 주어집니다. 이를 통해 위성은 안정적인 궤도를 유지하면서 중력 때문에 천체 쪽으로 계속 떨어질 뿐만 아니라 충돌을 피할 수 있는 충분한 속도로 앞으로 나아갈 수 있습니다. 결과적으로 위성은 떠 있다는 느낌을 만들어내는 영구적인 자유 낙하 상태로 남아 있는 것입니다. 궤도에서 위성이 경험하는 중력은 행성 표면에서 경험하는 중력에 비해 약하기 때문에 위성을 포함한 우주체가 부유하거나 미세 중력을 경험할 것으로 보입니다.
현재 한국의 인공위성은 어떤가요? 대한민국의 항공우주산업은 정부 주도하에 추진되고 있으며, 2022년 누리호와 다누리호 발사에 성공하여 세계적인 수준을 보이고 있습니다. 한국 최초의 달 탐사선인 다누리호는 2022년 8월 미국에서 발사되었습니다. 4개월 뒤인 12월 목표 궤도에 진입한 뒤 달 표면 사진을 찍어 전송한 것으로 알려졌다. 그래서 한국 최초의 달 궤도선 ‘다누리’의 발사 성공을 기념하는 우표도 발매되었습니다. 또한 순수 국내 기술로 설계·제작된 누리호가 오는 5월 24일 3차 발사를 앞두고 있습니다. 지금까지는 더미 위성을 탑재한 시험 발사였다면, 이번에는 진짜 위성을 발사한다고 합니다. 누리호의 3차 발사는 진짜 위성을 탑재하는 만큼 무게가 1/3로 줄고 발사 목표 고도도 더 낮습니다. 정부뿐만 아니라 민간기업도 함께 참여해 민간 우주시대가 열리는 것이 아닌가 하는 생각도 듭니다. 현재 한국의 인공위성은 어떤가요? 대한민국의 항공우주산업은 정부 주도하에 추진되고 있으며, 2022년 누리호와 다누리호 발사에 성공하여 세계적인 수준을 보이고 있습니다. 한국 최초의 달 탐사선인 다누리호는 2022년 8월 미국에서 발사되었습니다. 4개월 뒤인 12월 목표 궤도에 진입한 뒤 달 표면 사진을 찍어 전송한 것으로 알려졌다. 그래서 한국 최초의 달 궤도선 ‘다누리’의 발사 성공을 기념하는 우표도 발매되었습니다. 또한 순수 국내 기술로 설계·제작된 누리호가 오는 5월 24일 3차 발사를 앞두고 있습니다. 지금까지는 더미 위성을 탑재한 시험 발사였다면, 이번에는 진짜 위성을 발사한다고 합니다. 누리호의 3차 발사는 진짜 위성을 탑재하는 만큼 무게가 1/3로 줄고 발사 목표 고도도 더 낮습니다. 정부뿐만 아니라 민간기업도 함께 참여해 민간 우주시대가 열리는 것이 아닌가 하는 생각도 듭니다.
지구 주변을 도는 인공위성은 약 5,000개로 시간이 지남에 따라 새로운 위성이 발사되고 오래된 위성이 해체되면서 변경되고 있습니다. 이 중 실제로 영향을 미치는 것은 수백여 개뿐이고, 나머지는 돌아서 사라지는 위성이라고 합니다. 위성은 현대 사회에서 중요한 역할을 하며, 다른 애플리케이션 중에서도 글로벌 통신, 내비게이션 및 원격 감지를 가능하게 합니다. 통신, 일기예보, 지도제작, 과학연구와 같은 분야에 혁명을 일으켜 지구, 우주, 그리고 우주에 대한 우리의 이해를 크게 확장시켰습니다. 인공위성의 발사와 운용에는 많은 비용과 기술적인 어려움이 있습니다. 또 발사 순서에도 국제적인 규칙이 있다고 합니다. ‘우주개발 중장기 계획’을 통해 인공위성, 우주비행사 등의 개발 절차를 미리 작성합니다. 기관과 과학자의 입장 차이도 있어 형평성을 위해 참여도 순서대로 결정합니다. 이러한 장기 계획을 통해 우주기술 발전의 새로운 도약을 이루고 연구 및 개발을 지속함으로써 성공적으로 구현되기를 바랍니다. 앞으로도 우리는 보다 발전된 인공위성 시스템을 통해 보다 나은 미래를 만들어 갈 수 있기를 기대하며 마무리하겠습니다. 지구 주변을 도는 인공위성은 약 5,000개로 시간이 지남에 따라 새로운 위성이 발사되고 오래된 위성이 해체되면서 변경되고 있습니다. 이 중 실제로 영향을 미치는 것은 수백여 개뿐이고, 나머지는 돌아서 사라지는 위성이라고 합니다. 위성은 현대 사회에서 중요한 역할을 하며, 다른 애플리케이션 중에서도 글로벌 통신, 내비게이션 및 원격 감지를 가능하게 합니다. 통신, 일기예보, 지도제작, 과학연구와 같은 분야에 혁명을 일으켜 지구, 우주, 그리고 우주에 대한 우리의 이해를 크게 확장시켰습니다. 인공위성의 발사와 운용에는 많은 비용과 기술적인 어려움이 있습니다. 또 발사 순서에도 국제적인 규칙이 있다고 합니다. ‘우주개발 중장기 계획’을 통해 인공위성, 우주비행사 등의 개발 절차를 미리 작성합니다. 기관과 과학자의 입장 차이도 있어 형평성을 위해 참여도 순서대로 결정합니다. 이러한 장기 계획을 통해 우주기술 발전의 새로운 도약을 이루고 연구 및 개발을 지속함으로써 성공적으로 구현되기를 바랍니다. 앞으로도 우리는 보다 발전된 인공위성 시스템을 통해 보다 나은 미래를 만들어 갈 수 있기를 기대하며 마무리하겠습니다.