별보다 빠른 인공위성 움직임 잡는다

기계연, 레이저로 거리 측정 '초정밀 추적 마운트기술' 국내최초 개발

▲ 위성추적 개요 [사진제공=한국천문연구원]

최근 한반도를 지나는 우주물체에 대한 감시체계 구축의 중요성이 대두되고 있는 가운데, 우주 공간에 떠있는 인공위성에 레이저를 쏘아 거리를 측정하고 위치를 추적하는 초정밀 추적 마운트 기술이 국내 최초로 개발됐다.

추적 마운트(Tracking Mount)는 천체망원경, 전자광학장치, 전파안테나 등 우주 감시 및 관측기기를 지지하면서 인공위성과 같은 우주물체나 별을 정확히 지향(指向)하고 추적하기 위한 초정밀 기계시스템이다.

▲ 한국기계연구원이 개발한 레이저 위성 추적시스템(SLR:Satellite Laser Ranging).

한국기계연구원(원장 최태인) 로봇메카트로닉스연구실 손영수 박사팀은 한국천문연구원의 '우주측지용 레이저 위성추적시스템(SLR) 개발 사업'의 목적으로 레이저 송수신 광학망원경을 초당 10도의 빠른 속도로 움직이면서 300~2만5000㎞ 상공의 인공위성을 1각초(1/3600도) 이내의 정밀도로 추적할 수 있는 초정밀ㆍ고속 마운트 설계 및 제어기술을 개발했다.

이번에 개발된 기술은 기존의 기어방식이 아닌 비접촉 방식 직접 구동(Direct Drive) 메커니즘 설계기술과 인공위성을 정밀하게 지향하고 추적할 수 있는 제어기술이다.

별보다 수백 배 빠르게 움직이는 인공위성을 추적하는 고속 마운트를 개발한 것은 국내 최초로, 현재까지는 별을 관측하는 천체 망원경용 마운트 개발이 주로 이뤄졌다.

레이저 인공위성 추적시스템 기술은 인공위성이나 탄도 미사일의 레이저 요격과 같은 국방 무기체계 기술과 연관돼 우주기술 선진국들이 기술이전을 꺼려왔다.

국내 순수 기술로 독자 개발한 이번 기술은 우주기술 강국인 미국ㆍ일본 등이 보유하고 있는 레이저 위성추적시스템의 추적 마운트 성능인 지향 정밀도 1~2각초보다 앞선다.

연구책임자인 손영수 박사는 “신기술은 우주물체 감시시스템을 비롯한 우주관측기기 분야나 국방 무기체계에 쓰이는 고속 추적 마운트 시스템의 기반 기술로, 우주 ㆍ국방관련 산업에서의 초정밀 기계시스템 기술 자립화에 이바지할 수 있게 됐다”며 “앞으로 광학계 1m급 레이저 위성추적시스템 개발, 우주물체 감시시스템 구축사업 등에 크게 기여할 것으로 보인다”고 밝혔다.

한편, 이 기술은 현재 3건의 국내특허가 등록됐으며, 최근 우주 연구 분야의 권위 있는 저널인 '어드밴스드 스페이스 리서치(Advanced Space Research)' 온라인판에 게재됐다.

권은남 기자 silver@

●레이저 위성 추적시스템(SLR : Satellite Laser Ranging)이란?

지상에서 인공위성을 향해 발사한 레이저가 다시 되돌아오는 시간을 계산해 인공위성의 거리를 ㎜ 단위까지 계산하는 시스템으로서, 지각변동ㆍ중력장 변화, 위성의 고도 보정 등에 활용할 수 있다.
이 시스템의 핵심기술은 광학망원경, 레이저 시스템, 광전자기술, 초정밀 추적 마운트기술 및 운용제어기술 등이며 이번에 개발된 추적마운트 기술은 컨테이너에 설치돼 관측 장소를 옮길 수 있는 이동형 SLR에 적용된다.