기상위성

[李在賢]

■ 기상위성의 역사

인류 최초의 기상위성은 1960년에 미국이 발사한 TIROS-1호 위성이다. 올해(2000년)로서 기상위성 발사 40주년이 되는 셈이다.

TIROS-1호 위성이 위성에 탑재된 TV 카메라를 이용하여 지구의 구름 분포와 해면 등의 촬영에 성공함으로써 우주로부터의 기상관측이 실현되었다.

이는 기상관측에 있어서 위성의 유효성을 실증하는 계기가 되었다. 이 TIROS-1호 위성은 저고도의 궤도위성이었다.

1966년에는 미국에 의해 응용기술위성 ATS-1호가 정지궤도에 발사되어, 지구에서 보아 언제나 같은 방향에서 지구의 1/4의 범위에 대해서 구름분포 등을 항시 촬영하는데 성공했다.

정지기상위성은 적도 상공 약 36,000km에서 24시간에 지구를 한 바퀴 돌게 되며 그 동안에 지구도 1번 회전하기 때문에, 정지위성에서는 언제나 지구의 같은 면을 볼 수 있다.

이로부터 지구를 둘러싸듯이 정지기상위성을 배치하면, 극지방을 제외한 지구상의 대부분 영역의 항시 관측이 가능하며 극궤도 기상위성을 추가로 배치하면 위성에 의한 전지구적인 기상관측이 가능함을 인식하게 되었다.

기상위성의 이러한 역할은 세계기상기구(WMO)에서 담당하고 있는 전세계 기상관측망의 설립, 기상정보의 신속한 교환시스템의 구축과 유지, 기상관측의 표준화 등에 중대한 역할을 하게 된다. WMO는 기상위성과 고성능 컴퓨터, 고속통신망 기술을 복합적으로 활용하여 전세계 기상관측 및 자료의 분석, 기상정보 제공을 강화하기 위한 세계기상감시(WWW)계획을 추진하게 된다.

그리고 전 지구가 하나가 되어 일제히 기상관측을 실시하고 전지구 규모의 데이터를 취득하기 위한 최초의 전지구관측실험(FGGE) 계획을 구상하게 되는데 이 계획에 있어서 가장 중요한 관측시스템이 정지기상위성이며, 이 계획에 의해 미국, 일본, 유럽이 각각 정지기상위성을 발사할 계획을 세우게 되었다.

세계관측계획을 추진하기 위해서 각 기상위성 발사 참여국간의 위성 설계, 발사, 운용 방법, 위성자료 활용에 대한 호환성 확보 필요성이 대두되었고 이에 따라 기상위성을 발사할 계획을 가진 나라들간의 국제적인 협의를 목적으로 한 CGMS(Coordination Group of Meteorological Satellite)가 1972년에 창설되었다.

초기에 CGMS 회원으로서 미국의 해양대기청(NOAA), 항공우주국(NASA), 대기연구센터(NCAR)가 참여하였고, 일본은 기상청(JMA)과 우주개발사업단(NASDA)이 참여하였으며 유럽우주기구(ESA)가 각각 CGMS에 참여하였다.

그 후 미국이 GOES 위성의 전신인 SMS위성을 1974년 5월 17일에 발사한 것을 필두로, 일본에서 GMS-1호 위성이 1977년 7월 14일에, 유럽에서 Meteosat-1호 위성이 11월 23일에 각각 발사되었다.

한편 소련이 1973년에 인도양 상공에 정지기상위성 GOMS를 발사할 계획을 표명함으로써 5개의 정기기상위성(미국 2개, ESA 1개, 일본 1개, 소련 1개)으로 지구를 둘러싸는 계획이 확립되었다.

그러나 GOMS의 발사는 매우 늦어져, 실제로 발사된 것은 소련이 러시아로 바뀐 뒤인 1994년 11월이었다. 이 때문에 전지구 관측실험 FGGE가 실시되었던 1978∼1979년에는 예비 위성으로 있던 미국의 GOES-1호 위성을 인도양 상공으로 이동시켜, GOMS를 대신하여 인도양 상공의 기상위성 관측임무를 수행하였다.

각국의 기상위성 발사계획은 지속적으로 추진되어 최종 발사된 정지기상위성으로는 1995년에 GMS-5호, 1997년에 GOES-10호와 Meteosat-7호가 각각 발사되었고, 극궤도기상위성으로는 NOAA-15호가 1998년에 발사되었다.

한편, 인도는 1982년 4월에 통신위성 INSAT에 영상관측 기능을 추가시켜 발사하였다. 그 이후 INSAT에 의한 영상관측은 계속적으로 행해지고 있지만 취득한 영상자료는 전세계적으로 분배되지 않고 인도 국내에서만 이용되고 있다.

중국은 1988년에 극궤도기상위성 FY-1A를, 1990년에는 극궤도기상위성 FY-1B를 발사하였다. 그리고 1997년에는 정지기상위성 FY-2A를 발사하였으나 이 위성은 지구를 지향하는 안테나에 장애가 발생하여 제한적으로 운영되었다.

그리고 중국은 1999년에 또다시 세 번째 극궤도기상위성 FY-1C를 발사하였고 이 위성은 현재 성공적으로 운영되고 있다.

■ 기상위성의 발전사

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1950년대

1957. 10.   4	최초 러시아 인공위성 발사	최초의 인공위성 Sputnik-1호 발사   (러시아)
1958.   1. 31	최초 미국 인공위성 발사	최초의 미국 인공위성 Explorer-1호   발사(러시아 위성보다 123일 늦음)
1959. 10. 13	Explorer-7호 발사	최초의 기상관측센서 탑재위성   Explorer-7호 발사(미국)
1960.   4.   1	TIROS-1호 발사	TIROS-1 위성발사 및 TV카메라   구름영상관측(미국)
1960.  11. 23	TIROS-2호 발사

1960년대 

1961.   7. 12	TIROS-3호 발사
1962.   2.   8	TIROS-4호 발사
1962.   6.   9	TIROS-5호 발사
1962.   9.   8	TIROS-6호 발사
1963.   6. 19	TIROS-7호 발사
1963.   3.  21	COSMOS-13호 발사	러시아 최초 극궤도 기상위성   COSMOS-13호 발사
1963.  12. 21	TIROS-8호 발사
1964.   8. 28	NIMBUS-1호 발사	미국 실행궤도 위성
1965.   1. 22	TIROS-9호 발사
1965.   7.   2	TIROS-10호 발사
1966.   2.   3	ESSA-1호 발사	최초 정규 기상관측위성 ESSA-1호   발사(미국)
1966.   2.  28	ESSA-2호 발사
1966.  10.  2	ESSA-3호 발사
1966.  12.  6	ATS-1호 발사	최초 정지위성 ATS-1호 발사  (미국, 통신, 기상실험) 149° W 예정지
1967.   1. 26	ESSA-4호 발사
1967.   4. 20	ESSA-5호 발사
1967.  11.  6	ATS-3호 발사	최초 정지기상위성 ATS-3호 발사(미국)  (71° W에 정지)
1967.  11. 10	ESSA-6호 발사
1968.   8. 16	ESSA-7호 발사
1968.  12. 15	ESSA-8호 발사
1969.   2. 26	ESSA-9호 발사
1969.   3. 26	METEOR-1호 발사
1970.   1. 25	ITOS-1호 발사	최초 구름사진 자동전송시스템(APT)   탑재위성 ITOS-1호 발사(미국)
1970.  12. 11	NOAA-1호 발사	NOAA-1호 위성발사(미, VHRR 및   Sounder 탑재)

 1970년대 

1972.  10. 15	NOAA-2호 발사
1973.  11.  6	NOAA-3호 발사
1974.   5. 17	SMS-1호 발사	미국 최초 정지기상위성 발사   (104° W에 정지)
1974.  11. 15	NOAA-4호 발사
1975.  10. 16	GOES-1호 발사	미국, 대서양 관측(75°W에 정지)
1976.   7. 29	NOAA-5호 발사
1977.   6. 16	GOES-2호 발사
1977.   7. 14	GMS-1 발사	일본 최초 정지기상위성 발사(아시아,   호주, 태평양지역 관측)   (140°E에 정지)
1977.  11. 23	METOSAT-1호 발사	유럽 최초 정지기상위성 발사
1978.   6. 16	GOES-3호 발사
1978.  10. 13	TIROS-N호 발사	제3세대위성 TIROS-N 위성발사   (미국, AVHRR센서 탑재)
1979.    6. 27	NOAA-6호 발사
1980.   9.   9	GOES-4호 발사	수증기채널 탑재 정지위성 GOES-4호   발사(미국)
1980.  12.  1	기상위성수신장비운영개시	MSDRS 설치완료 및 운영   (GMS/HR-Fax영상수신) 개시

1980년대 

1981.   4.  10	인도 정지기상위성    INSAT-1A 발사	방송, 통신, 기상 다목적위성   (자국에서만 수신 가능)
1981.   5. 22	정지위성 GOES-5호 발사    (미국)	최초 Sounder 탑재
1981.   6. 23	NOAA-7호 발사
1981.   8. 11	GMS-2호 발사
1983.   3. 28	NOAA-8호 발사	미국, 대서양 관측(75°W에 정지)
1984.   1. 27	GMS-2호 기능저하    임무교체	GMS-2호 기능저하로 GMS-1호로   대치 운영
1984.   8.  3	GMS-3호 발사
1984.  12. 12	NOAA-9호 발사
1986.   9. 17	NOAA-10호 발사
1988.   9.  7	FY-1A 발사	중국 최초 극궤도기상위성 FY-1A 발사
1988.   9. 24	NOAA-11호 발사
1989.   8.  29	GMS-4호 발사	S-VISSR 탑재 정지위성 GMS-4호 발사 (일본)
1989.  11.  1	GMS-4호 발사
1989.  12.  4	GMS-4호 정상운영	GMS 3-b에서 GMS-4호로 교체운영   GMS-4호로부터 S-VISSR 수신
1990.   9.  3	FY-1B호 발사	중국 극궤도 기상위성 FY-1B호 발사

1990년대 

1991.   5.  14	NOAA-12호 발사	NOAA-10호에서  NOAA-12호로 교체
1991.  10. 20	NOAA-12호 자료수신	기상위성 NOAA-12호 수신 개시   - 10. 20  정규방송 시작
1992.   8. 11	우리별 1호 발사 (KAISAT)	- 위성제작기술 교육 및 경험 축적   - 위성개발 인력양성   - 9600pbs, FSK
1993.   8.  9	NOAA-13호 발사	NOAA-13호 발사   - NOAA-11호 대체용   - 미국 NESDIS에 자료 요청 FAX발송
1993.   9. 26	우리별 2호 발사	- 국내 개발 탑재체 실험   - 위성개발 인력 양성   - 9600bps, FSK
1993.   10.	NOAA-13호 고장	새 위성 NOAA-13호 실종   - 8월 9일 발사된 새위성 NOAA-13호     통신두절    - 정식통보는 없으나 간접적으로 실종     사실 확인   - 미국 Lockheed社 직원 및 10/12자      조선일보 기사
1994.   4.	GOES-1호 발사	차세대 GOES 시리즈위성  GOES-Ⅰ(18호_ 발사 (미)
1994.  10.	GOMS-1호 발사	러시아 정지기상위성(Electro-1호)  발사
1995.   3. 18	GMS-5호 발사	일본정지기상위성, 수증기 및 적외찬넬  추가
1995.   8.  5	무궁화위성1호 발	통신, 방송, 복합 상용위성   궤도 : E116°
1996.   1.  14	무궁화위성2호 발사	통신, 방송, 복합 상용위성   궤도 : E116°
1996.   7.  1	위성 인터넷 홈페이지 작성  제공	위성영상 일반인 제공용 홈페이지 작성   및 위성자료 매시간 자동갱신
1997.   6. 10	FY-2호 발사	중국 정지기상위성 1호(105° E)
1998.   1.  9	중국기상위성 FY-2호 수신	FY-2의 WEFAX 수신   SDUS 수신기(WSR525)
1998.   4.   8	중국기상위성(FY-2) 고장	S-band의 Earch Lock 고장
1998.   5.  13	NOAA-15호 발사	NOAA-K 발사, ATOS(AMSU), AVHRR   (3a/b) 등 개선된 측기탑재함
1999.   1.  13	위성신장비 이전 가동식	위성현업실, 위성시스템실 소개 및    축하행사
1999.   5.  10	FY-1C 발사	중국 극궤도 위성 1호(고도 : 870km)
1999.   5.  26	우리별 발사 성공	순수국내 기술(인도/샤르발사장)
1999.  12.  19	모디스(MODIS)위성 발사 성공	미국 LA Vanderbag
1999.  12.  21	아리랑 1호 발사 성공	미국 LA Vanderbag

■ 기상위성 관측망

현재 기상위성 관측망은 그림 1과 같이 구성되어 있다. 우리가 일기예보에 활용하고 있는 정지기상위성 GMS-5호는 동경 140도 적도상공의 우주에서 지구를 바라보며 동남아시아, 호주, 서태평양 영역의 구름의 분포와 대기의 흐름 등의 기상을 관측하고 있다. GMS-5호와 마찬가지로 정지궤도상에서 관측하는 기상위성으로서 미국의 GOES 위성과, 유럽기상위성기구(EUMETSAT)의 Meteosat-7, Meteosat-5가 있다.

그림1. 세계기상위성관측망

  GOES는 2기가 운영되고 있는데, 서경 135도 적도 상공에서 미대륙의 서쪽에서 관측하는 GOES-W와, 서경 75도 적도 상공에서 미대륙의 동쪽에서 관측하는 GOES-E가 있다.

  유럽은 1986년에 정부간 협정에 의해 유럽기상위성기구(EUMETSAT)를 설립하고 유럽우주기구(ESA)가 담당했던 Meteosat 위성의 운영과 자료 이용 등에 관련한 업무를 유럽기상위성기구로 이관하였다.

유럽기상위성기구에는 현재 유럽 17개국이 가입되어 있으며, 본부는 독일의 Darmstadt에 있다.

  러시아의 GOMS와 중국의 FY-2 위성이 정상적으로 운영되지 않아, 인도양 상공은 오랫동안 위성관측 공백지역으로 남아 있었다. 이에 따라 EUMETSAT은 경도 0도에서 유럽을 관측했던 Meteosat-5호 위성을 동경 63도로 이동하여 인도양 상공을 관측하도록 하고 있다.

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