군사 위성과 정찰 위성

[Kim byoungil]

1. 군사위성

군사용으로 사용되는 위성에는 정찰위성(해상정찰위성 포함), 조기경보위성, 도청위성, 군사통신위성, 항행위성, 군사기상위성 등이 있다. 넓게 보면 모두 첩보위성에 속한다. 그러나 좁은 의미에서의 첩보위성은 정찰위성, 조기경보위성, 그리고 도청위성만을 가리킨다.

조기경보위성은 미사일이나 핵폭탄의 발사를 조기에 감지해 적의 공격에 대비하도록 돕는다. 미국의 대표적인 조기경보위성인 DSP(Defense Support Program) 위성은 미사일이나 로켓에서 뿜어 나오는 배기가스의 열을 적외선 센서를 사용해 감지한다. 1997년 2월 미국은 미사일조기경보위성인 DSP 18호를 고도 3만 5천km에 올려놓았다. 이 위성은 미사일 발사에 대한 경보와 방어, 미사일에 대한 기술정보, 전장(戰場)에 대한 정보를 수집할 목적으로 발사됐다.

조기경보위성은 1970년대 초부터 중단 없는 조기경보체제를 제공해왔다. 걸프전 때에는 이라크의 스커드미사일의 발사를 감지해 이스라엘과 사우디아라비아의 인구밀집지역이나 군사지역에 미리 알려 피해를 최소화했다. 이렇듯 조기경보의 속도와 정확성은 기습공격의 가능성을 줄여주고 전쟁을 억제하는 데 중요한 수단이 된다. 21세기에는 전 세계를 모두 볼 수 있는 SBIRS(Space-Based Infrared System) 위성이 일부지역만 정찰했던 DSP 위성을 대체할 예정이다. 한편 러시아도 미사일 공격과 원자핵시험을 감시할 수 있는 오코위성과 프로뇨츠위성을 결합한 조기경보위성시스템을 운용해오고 있다.

도청위성은 적국의 전파나 통신을 도청하는 일을 맡는다. 미국에는 점프시트, 볼텍스, 오리온 등이 있으며, 미 공군이나 중앙정보국을 대신해 국가정찰국(NRO)이 관리하고 있다. 국가정찰국은 1992년 일반에게 알려질 때까지 존재 자체가 비밀이었다. 매그넘/오리온 계열의 위성은 미사일 시험중에 전송되는 원격계측정보를 도청하고, 볼텍스위성은 여기에 음성도청을 가미했다. 샬리트/볼텍스위성은 비밀정보도청을 수행했다. 1996년 4월 미 공군은 타이탄 4호 로켓으로 첩보위성을 발사했는데, 고급형 볼텍스 계열의 통신도청위성인 것으로 알려지고 있다. 이것은 마이크로파신호, 전파신호, 장거리전화 및 워키토키 대화내용 등을 도청할 수 있는 대형통신집진기를 갖추고 있었다.

비밀정보도청위성은 기본적으로 군사지역으로부터 흘러나오는 전파 및 레이다 전송을 기록해 지상국으로 전송하는 역할을 한다. TRW사가 개발한 르욜리트/애쿼케이드 위성은 러시아의 미사일 시험에서 나오는 신호를 집어내고 무기개발을 감시한다. 이는 러시아가 무기통제협정을 제대로 준수하는지를 감시하기 위한 것이다. 한편 러시아는 비밀정보를 얻기 위해서 첼리나위성을 1960년대 말부터 운용해왔다.

군사용 통신위성은 소형의 지상터미널과 통신해야 하기 때문에 일반적인 통신위성보다 높은 전력이 요구된다. 미국의 군사통신위성은 DSCS와 밀스타(Milstar)로 대표된다. 밀스타는 DSCS의 후속프로그램으로 육·해·공군 사이의 상호통신을 제공한다. 이것은 원자폭탄이나 에너지무기(레이저)의 공격에서 발생하는 복사선에도 끄떡없을 만큼 단단하게 설계돼 있다. 러시아는 10여 기의 군사통신위성(정지궤도의 라두가위성과 포토크위성, 타원궤도의 몰니야위성)을 가지고 있다. 스트렐라 계열의 전략통신위성도 최근까지 발사돼 해상과 지상군 사이의 VHF/UHF통신에 활용하고 있다.

방위기상위성프로그램(DMSP)으로 대표되는 군사기상위성은 가시광선과 적외선영역에서 구름영상을 찍어 폭풍, 모래바람, 허리케인, 태풍 등의 현황을 파악한다. 이러한 정보는 군사훈련이나 실제 전쟁을 치를 때 유용하게 쓰인다.

2.정찰 위성

철저하게 비밀을 유지해야 하는 첩보위성은 아마추어 천문가들 때문에 간혹 곤욕을 당한다. 갈수록 대형화되는 아마추어 천문용 망원경으로 첩보용 인공위성도 목격되기 때문이다. 일단 첩보위성의 존재가 대중에게 알려지면 미국 국가정찰국은 그 코드 명칭을 바꾸는 것을 정책으로 삼고 있다.

미국의 영상정찰위성은 코로나/디스커버러 시리즈(KH-1)로부터 계속해서 개발돼 왔으나 상호보완적인 위성이나 중복적인 위성의 개발 때문에 수년 동안 코드 명칭은 매우 혼돈스러웠다. 예를 들어 KH-2, 3, 4의 개발기간 중에 이를 보완하기 위해 KH-5의 발사가 이뤄졌는데, 이 위성의 코드 명칭은 코로나/디스커버러 시리즈가 아닌 '아르곤'으로 정해졌다. KH-11위성의 코드 명칭은 원래 '키넌'이었으나 『딥 블랙 Deep Black』이라는 책에 이 위성의 존재가 알려지면서 '크리스털'로 변경됐다. 일반적으로 KH 뒤의 숫자는 사용된 카메라의 형식에 따라 붙여진다.

코로나/디스커버러의 영상은 러시아 전략미사일의 현황을 파악할 목적으로 촬영됐다. 또 전 세계를 포괄하는 영상은 국방부를 위한 지도를 만드는 데 이용됐다. 이러한 군사목적의 초기 영상들이 공개되면서 지난 30~40년 동안 전 세계의 환경변화과정을 해석하는 데 중요한 자료로 활용되기 시작했다. 지금까지 지구환경변화를 평가하는 데는 1972년부터 찍기 시작한 랜샛위성의 영상이 사용됐다. 그런데 군사위성은 1960년대부터 영상을 찍기 시작했으므로 1960~1972년 사이의 공백을 메워줄 수 있고 게다가 랜샛위성과는 비교도 안될 만큼 정밀하기 때문이다. 환경과 거리가 먼 군사자료가 오늘날 순수과학과 환경변화를 연구하는 데 사용된다는 것은 대단한 아이러니다.

1) 1호기와 달리 흐린 날도 주야간 감시…한반도 재방문 주기도 짧아

군 첫 군사정찰위성 발사

(서울=연합뉴스) 작년 12월 1일 미국 캘리포니아 소재 밴덴버그 우주군 기지에서 우리 군 첫 정찰위성 1호기를 탑재한 미국 스페이스Ⅹ사의 우주발사체 '팰컨9'이 발사되는 모습. 2023.12.2 [스페이스X 제공, 재판매 및 DB 금지] photo@yna.co.kr

(서울=연합뉴스) 박수윤 기자 = 한국의 두 번째 군사정찰위성이 8일 오전 8시 17분(한국시간·현지시간 7일 오후 7시 17분) 미국 플로리다주 소재 케이프커네버럴 공군기지에서 발사된다.

국방부에 따르면 우리 군의 정찰위성 2호기는 현재 미 우주기업 스페이스Ⅹ의 우주발사체 '팰컨9'에 탑재돼 발사를 기다리고 있다.

스페이스Ⅹ도 홈페이지에 발사 단계별 상세한 타임라인을 공개해둔 상태다.

정찰위성 2호기는 발사 45분 후 발사체와 분리되고, 분리 9분 후 해외 지상국과 첫 교신을 시도할 예정이다. 지상국과의 교신에서 위성체 상태가 정상으로 확인되면 정찰위성 발사는 성공이다.

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정찰위성 2호기는 전자광학(EO) 및 적외선(IR) 촬영 장비를 탑재한 1호기와 달리 '합성개구레이더'라고도 불리는 고성능 영상 레이더(SAR)가 탑재돼 있다.

SAR은 전자파를 지상 목표물에 쏜 뒤 반사돼 돌아오는 신호 데이터를 합성해 영상을 만드는 방식이어서 기상 조건과 관계없이 주야간 촬영이 가능하다.

EO 장비는 가시광선을 활용해 지상의 영상을 직접 촬영하기 때문에 선명한 이미지를 확보할 수 있지만, 날씨에 영향을 받아 구름이 많이 낀 날에는 임무 수행이 제한된다. IR 장비는 온도 차에 따라 구분되는 적외선 검출 센서를 이용해 영상 정보를 획득해 야간에도 촬영이 가능하다.

따라서 EO·IR 위성(1호기)도 주야간 촬영은 가능하나 기상 조건에 영향을 받는 데 비해 SAR 위성(2호기)은 날씨에 무관하게 24시간 영상을 확보할 수 있다.

또 EO·IR 위성은 태양동기궤도로 지구를 돌지만, SAR 위성은 특정 지역의 방문을 최적화하기 위해 설계된 경사궤도로 돈다.

국방부는 '425사업'에 따라 작년 12월 정찰위성 1호기 발사를 시작으로 2025년까지 순차적으로 위성을 발사해 정찰위성 5기를 확보할 계획이다.

2∼5호기는 모두 SAR 위성이다. 정찰위성 5기를 모두 확보하면 북한 내 특정 표적을 2시간 단위로 감시, 정찰할 수 있는 것으로 전해졌다.

국방부는 425사업으로 확보하는 중대형 정찰위성 5기 말고도 2030년까지 소형 및 초소형 정찰위성 50∼60기 확보도 추진 중이다.

군의 한 관계자는 "초소형 정찰위성까지 확보하면 한반도 재방문 주기를 30분 이내로 줄일 수 있을 것"이라고 설명했다.

[그래픽] 국군 정찰위성 EO·IR 위성-SAR 위성 비교

(서울=연합뉴스) 이재윤 기자 = 고성능 영상 레이더(SAR)를 탑재해 전천후 주야간 촬영이 가능한 우리 군 군사정찰위성 2호기가 오는 8일 오전 8시 17분(한국시간·현지시간 7일 오후 7시 17분) 미국 플로리다주 소재 케이프커네버럴 공군기지에서 발사된다.
정찰위성 2호기는 전자광학(EO) 및 적외선(IR) 촬영 장비를 탑재한 1호기와 달리 '합성개구레이더'라고도 불리는 SAR이 탑재된다.
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2)

8일 오전(한국 시간) 군사정찰위성 2호기가 미국 민간 우주기업 스페이스X의 '팰컨9' 로켓에 탑재돼 미국 플로리다주 케네디스페이스센터 발사장에서 발사되고 있다. 연합뉴스(스페이스X 영상 캡처)

고성능 영상 레이더(SAR)를 탑재해 전천후 주야간 촬영이 가능한 우리 군의 군사정찰위성 2호기가 8일 우주궤도 진입 후 지상국과의 교신에 성공했다.

국방부는 “군 군사정찰위성 2호기가 한국시각 8일 오전 10시57분경 해외 지상국과 본교신에 성공했다”고 밝혔다.

정찰위성 2호기를 탑재한 미국 우주기업 스페이스X의 발사체 ‘팰컨9’은 이날 오전 8시17분(현지시간 7일 오후 7시17분) 미 캘리포니아 소재 케네디 스페이스센터에서 발사됐다. 정찰위성은 발사 후 45분 만인 오전 9시2분경 발사체로부터 분리돼 목표 궤도에 정상 진입했다.

우리 군은 발사 54분 만인 오전 9시11분경 해외 지상국과 예비 교신을 시도했으나 정상적으로 진행되지 않았다. 이후 오전 10시57분쯤 본교신을 시도해 성공했다. 군은 발사 후 9시간36분 이후인 오늘 오후 5시53분 국내 최초로 교신을 시도할 예정이다.

정찰위성 2호기는 수개월간의 운용시험 평가를 거쳐 대북 감시·정찰 임무를 수행한다. 2호기는 SAR 위성으로 레이다에서 전파를 발사해 반사돼 돌아오는 신호를 수신, 영상을 생성하는 군 정찰위성이다. 기상에 상관없이 주야간 전천후 고해상도 영상 촬영 및 정보 수집이 가능하다.

국방부는 “이번 발사 성공으로 확보되는 군 최초 SAR 위성을 통해 우리 군의 독자적인 정보 감시정찰 능력이 더욱 강화됐다”며 “향후 후속 위성 발사도 차질 없이 추진해 가겠다”고 강조했다.

앞서 우리 군의 정찰위성 1호기도 지난해 12월 2일 미국 캘리포니아 소재 반덴버그 우주군 기지에서 팰컨9에 탑재돼 성공적으로 발사됐다. 올해 6∼7월부터 북한 내 주요 표적을 감시하는 임무에 돌입할 예정이다.
[출처] - 국민일보
[원본링크] - https://www.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=0019976005&code=61111111&cp=nv