본문으로 바로가기

KRISStory

TOP

우주기술을 위한 KRISS의 도전

  • 작성자관리자
  • 작성일2021-10-14 08:41
  • 분류With KRISSian
  • 조회수182

우주기술을 위한

KRISS의 도전

- 우주광학팀 김학용·양호순 책임연구원,

시간표준그룹 양성훈 책임기술원·박상언 책임연구원 -

 


 

우주 기술의 시대다. 자국의 보안과 경제 발전을 위해 세계 각국이 우주로 눈을 돌리고 있는 가운데, 우주 기술에 대한 보이지 않는 경쟁이 치열하게 이뤄지고 있다. 세계 각국이 자국만의 우주 기술력을 갖추기 위해 노력하고 있는 가운데 KRISS도 대한민국의 미래를 위한 우주 기술에 적극적으로 도전하고 있다.

 



우주를 더 선명하게 비추기 위한 기술, ‘우주광학팀


 

 

 (왼쪽부터) 우주광학팀 김학용 책임연구원, 양호순 책임연구원

 

 

KRISS 첨단측정장비연구소의 우주광학팀은 우주용 인공위성 카메라와 지상용 천체망원경 등 지상에서 우주를 더욱 선명하게 바라보고, 우주에서 지상을 더욱 또렷하게 바라볼 수 있는 기술을 개발하고 있다. 미국과 호주, 브라질 등이 참여하고 있는 거대마젤란망원경 개발에도 참여할 만큼 우주광학팀의 광학기술은 세계적으로 인정받고 있다.

 

현재 우주광학팀은 우주용 조각거울을 개발하고 있다. 거대마젤란망원경이 지구에서 우주의 비밀을 관측하기 위한 기술이라면, 우주용 조각거울은 우주에서 지구를 더욱 정확하게 관찰하기 위한 기술이다.

우주에서 지구의 영상을 얻기 위해서는 반사경이 필요한데, 그중에서도 초고해상도 영상을 얻으려면 관측 위성의 반사경이 직경 3 m 이상으로 커야 한다. 문제는 3 m 이상의 반사경을 우주로 보내는 일이 만만치 않다는 점이다. 로켓에 실을 수 있는 위성의 크기는 제한될 수밖에 없기에 반사경 역시 원하는 만큼 크게 만들 수 없기 때문이다.

 

(양호순 책임연구원) 그래서 생각한 게 조각거울입니다. 조각거울이란 반사경을 로켓의 부피에 맞게 접은 상태로 발사한 후 우주에 도착하면 펼쳐서 사용하는 기술입니다. 반사경을 접은 채로 우주로 보내면 부피 문제도 해결되고 초고해상도 영상을 얻을 수 있는 크기로 펼쳐지니 정확한 관측을 가능하게 해요. 여러모로 득이 많은 기술이죠.”

하지만 우주용 조각거울기술을 개발하는 일은 결코 녹록지 않다. 우주라는 공간에서 스스로 정확하게 단면을 펼쳐 하나의 반사경을 만들어야 하므로 고도의 설계 기술과 조립 기술 등이 필요한 것이다.

 

(김학용 책임연구원) 우주라는 공간에서 구동되는, 그것도 접혔다 펼쳐지는 매우 정교한 구동장치가 필요합니다. 또한 무게는 줄이면서 강도는 단단하게 개발할 수 있는 기술도 필요하죠. 강도가 중요한 이유는 로켓이 발사될 때 울리는 진동에 깨지지 않아야 하기 때문이에요

그뿐만 아니라 우주에서 펼쳐졌을 때 거울의 조각끼리 맞붙는 면의 균일도도 정확해야 합니다. 우리가 거울을 보면 가운데는 상이 잘 나오지만, 테두리로 갈수록 얼굴이 일그러지잖아요. 조각거울은 지구를 관측하는 데 사용돼야 하기 때문에 거울의 테두리까지 정확하게 가공할 수 있는 기술이 필요하죠.”


양호순 연구원은 우주용 조각거울이 스스로 여러 개의 조각거울을 정확히 펼쳐 마치 하나의 단일 반사경처럼 완벽하게 작동해야 하므로, 이를 조정할 수 있는 초고도 로봇기술이 필요하다고 강조했다.

 

 

 

 

우주와 지상의 시간을 일치 시키는 일, ‘시간표준그룹


 

 (왼쪽부터) 시간표준그룹 박상언 책임연구원, 양성훈 책임기술원

 


 

물리표준본부 시간표준그룹은 우리나라의 표준시간(KST)을 세계협정시(UTC)와 일치시키기 위한 연구를 이어오고 있다. 이는 GPS(Global Positioning System)와 같은 항법위성 및 통신을 위한 정지위성을 이용해 두 시각을 10억 분의 1(1 ns) 이하 수준으로 비교하는 연구다.

 

(박상언 책임연구원) 시간표준센터에서 하는 연구는 크게 두 분야로 나뉩니다. 하나는 원자시계를 개발하는 것, 또 하나는 표준시를 비교하는 일입니다. 세슘원자분수시계 라고도 하는 원자시계를 개발하는 이유는 보다 정확한 시계를 만들기 위해서입니다. 위성항법은 4개 이상의 위성들로부터 지상의 사용자 수신기까지 걸린 시간을 측정해서 자신의 위치를 찾아내는 기술입니다. 이때 위성의 시계들이 일치하지 않으면 위성과 수신기 사이의 거리 오차가 발생하죠. 따라서 시각동기(時刻同期) 기술을 활용한 보다 정확하고 안정된 원자시계가 필요합니다.”

 

두 번째 연구 분야인 표준시 비교 연구가 필요한 이유는 우리가 지구라는 한 공간에 함께 살고 있기 때문이다. 우리나라뿐 아니라 각 나라는 자신들만의 표준시를 지니고 있는데 이들의 표준시는 국제도량형국(BIPM, Bureau International des Poids et Mesures)에서 관장한다. 각 나라의 표준시를 한 기관에서 관리함으로써 지구의 시간이 통일성 있게 흘러갈 수 있도록 관장하는 것이다. 하지만 그 와중에도 나라마다 측정된 시간이 달라 시간체계가 틀어질 수 있으므로 위성을 이용해 국가 간의 시간 차이도 측정해야 한다.

이처럼 나라와 나라, 우주와 지구의 시간 표준을 구축하는 일은 주로 GPS에 의존하게 된다.

 

(양성훈 책임기술원) “GPS1980년대부터 활용하기 시작한 후, 지금은 전 세계 누구나 사용할 수 있습니다. 응용 분야도 사회, 경제, 국방 등 다양한 분야로 급속하게 확대됐죠. 일례로 운전자라면 내비게이션을 필수로 사용하고 있을 거예요. 내비게이션이 없으면 운전이 힘든 사람들도 많죠. 이뿐만 아니라 통신, 금융, 교통, 국방 등 GPS에 대한 의존성은 매우 큽니다


그러나 GPS는 미국의 군사적인 목적으로 운용되는 위성이라 언제든지 미국의 군사목적 외에는 사용 불가 또는 무능한 상태로 만들 수 있습니다. 그러므로 우리나라 국민의 생활, 경제, 국방의 보호를 위해서 반드시 KPS(Korean Positioning System)가 필요합니다. 유럽과 러시아, 중국, 일본, 인도 등 많은 나라가 자국의 안전과 이익을 위해 위성항법시스템을 보유하고 있어요.”


KPSGPS와 달리 우리나라 중심의 항법을 위한 정보제공 시스템으로 지역항법시스템(Regional Navigation System)이며, GPS는 전 지구에서 위성 신호를 수신할 수 있으므로 전영역항법시스템(Global Navigation System)이다. 박상언 연구원은 한국형항법시스템인 KPS 가 운용되면 항법 신호를 이용하는 모든 분야에 안정성과 지속성을 확보할 수 있게 되므로 사용자의 만족도가 크게 높아질 것이라고 설명했다.

 

 


우주 지식에서 시작할 다가올 미래


우주기술을 연구하는 각국의 진짜 속내는 국방과 보안이다. 대외적으로는 경제성장과 우주탐사를 이유로 들고 있지만, 미국과 중국, 러시아 등 세계열강은 국방력에서의 우위를 점하기 위해 우주기술에 집중하고 있다. 이러한 세계 흐름 안에서 KRISS 우주광학팀과 시간표준그룹은 개척자의 마음으로 우주기술 연구에 매진하고 있다.

 

위 기술들의 파급효과를 묻자 우주광학팀 양호순 책임연구원은 자주적인 국가 안보반사경의 수입대체효과를 이야기했다. 양호순 연구원은 지금까지 크기 문제로 인해 우주로 자유롭게 띄우지 못했던 반사경 문제를 해결할 수 있는 기술인만큼, 이것이 가능해지면 양질의 정보를 얻게 되는 셈이다. 사실상 우주 반사경은 전략물자이기 때문에 수입도 쉽지 않은데, 수입할 수 있더라도 매우 고가에 거래가 이뤄진다. 이렇게 가치가 높은 기술이 우리 힘으로 개발되면 수입 대체효과를 갖는 것은 물론, 양질의 해상도로 자주적인 국가 안보를 이뤄낼 수 있을 것이라고 강조했다.

 

시간표준그룹 양성훈 책임기술원은 원자시계 개발 연구의 중요성을 강조했다. “자국에서 개발하는 우주용 원자시계가 없다면 타국에서 비싼 가격에 마음대로 판매하려 할 것이라며 항법 시스템을 운영하는 나라들은 모두 자국이 만든 시계를 위성에 탑재하고 있다. 기술 노하우가 많이 필요한 전략 시스템이기 때문에 기술 노출도 꺼린다. 우리가 당장 완전한 수준의 원자시계를 개발하지 못한다고 해도, 개발 소식이 전해지는 게 중요하다. 우리의 기술개발 소식만으로도 우주용 원자시계 생산국과의 도입 협상 시 좋은 카드가 되기 때문이라고 덧붙였다.

 

다가오는 우주 시대에서 기술력은 곧 방패로 작용하는 만큼, KRISS는 든든한 기술 방패를 만들기 위해 오늘도 끊임없는 연구를 이어가고 있다.

2

 

 

 


첨부파일
  • jpg 첨부파일 사본_-02_KRISS_가을호_Special_22.jpg (1.21MB / 다운로드:24) 다운로드

QUICK MENU

QUICK MENU 원하시는 서비스를 클릭하세요!

등록된 퀵메뉴가 없습니다.

등록된 배너가 없습니다.