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천리안위성 국산 통신탑재체 궤도내 시험 성공리에 마쳐

- 시험결과 검토회의 성공적으로 마쳐 국산기술 우수성 입증

- 국산 Ka대역 통신탑재체로 우주전파실험·국가 공공통신서비스 등 본격 활용 채비

통신서비스, 해양관측, 기상관측 등의 복합기능을 갖춘 ‘천리안’ 위성이 정지궤도에 안착 후 실시된 통신탑재체 궤도내 시험(IOT)을 성공적으로 완수했다.

ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 지난달 27일 ETRI 7동 국제회의장에서 천리안 위성 발사 이후 7월 6일부터 8월 26일까지 약 2개월에 걸쳐 실시한 통신탑재체 궤도내 시험결과에 대한 검토회의(TRB : Test Review Board meeting)를 KT, 한국항공우주연구원 등 13개 기관 소속 국내 위성통신전문가 35명이 참여한 가운데 성공적으로 개최했다고 밝혔다.

통신탑재체 궤도내 시험은 위성 발사 후 정지궤도에 있는 위성을 정상 운용하기 이전에 수행하는 성능시험으로, 위성발사 이전에 측정된 통신탑재체 성능값이 발사 후에도 동일한 값을 유지하는지 확인하는데 목적이 있다.

이번 회의에 참석한 위성통신전문가들은 궤도내 순수 국내기술진이 개발한 위성안테나 상태와 성능, 중계기 전 채널의 기능과 성능에 대한 시험측정 결과를 상세하게 검토한 결과, 동경 128.2도, 36,000km 상공에 있는 통신탑재체의 상태, 기능 및 성능이 모두 정상임을 확인하였다. 이는 통신탑재체 발사 전 지상에서 수행한 성능과 동일함을 입증한 것이다.<참고자료1 참조>

ETRI는 이번 시험결과 검토회의에 앞서 실무차원에서 천리안 위성체 제작사인 프랑스 아스트리움 사와 탑재체 기술자문전문기관인 캐나다 테레셋 사로부터 시험결과가 완벽하였음을 사전에 확인한 바 있다.

이번 천리안 위성의 궤도내 시험에는 통신탑재체와 함께 ETRI에서 국산화 개발한 위성관제시스템과 통신위성 운용시스템 시험도 포함되었는데, 이들 시스템도 해외 선진연구기관에서 개발한 시스템과 견주어 우수한 성능을 보유하고 있음을 확인시켜 주었다.

통신탑재체 연구책임자인 이성팔 ETRI 박사는 “이번 시험 결과는 국산 기술로 개발된 통신탑재체와 위성관제시스템이 선진국들의 고유 영역이었던 우주 분야에서의 기술 자립을 넘어 기술의 우수성을 기반으로 해외 시장에 진출할 수 있는 계기를 마련했다는데 상당한 의의가 있다.”고 말했다.

한편, ETRI는 Ka대역 첫 국산 통신탑재체에 대한 우주전파실험을 지속적으로 수행할 예정으로, 국내 산·학·연이 개발할 위성방송통신 신기술의 검증을 위한 테스트베드 및 공공서비스에 활용할 계획이다.<참고자료2 참조><보도자료본문 끝>

<참고자료1>

□ 궤도내 시험(IOT : In Orbit Test)

(사진1) 천리안위성 궤도내 시험결과 검토회의(8/27)

1. 시험 구성도

Ka대역 궤도내 시험은 안테나패턴측정(Antenna Pattern Measurements; APM)과 탑재체 RF 성능 측정으로 구분됨.

ETRI(통신탑재체 운용센터)는 한국항공우주연구원(KARI)의 위성관제소에서 실시간으로 전송되는 Ka대역 탑재체 상태정보(Telemetry)로 측정 시의 Ka대역 탑재체 상태를 모니터링하고, 필요시 KARI 위성관제소로 Ka대역 탑재체 채널 경로의 형상 변경을 요청함.

(그림1) ETRI(통신탑재체 운용센터)에서 KARI(천리안위성운용센터)를 통한

통신탑재체 궤도내 시험 장면

2. 시험

2.1 안테나 패턴측정 시험(APM)

Ka 대역 통신탑재체 궤도내 시험의 첫 단계는 Ka대역 안테나 빔 패턴 측정으로, 각 서비스 빔을 제공하는 두 개의 안테나에 대해 각각 실시함. 측정 시험시, 위성체를 ±1도 범위내에서 회전시키고, ETRI (IOT 지구국)에서 각 빔커버리지에 대해 십자모양의 빔패턴을 측정함.

2.2 탑재체 RF 성능 측정

안테나패턴 측정 후, 각 중계기 채널에 대한 RF 성능을 측정하고 지상시험결과와 비교하여, 위성 발사 후 우주 상에서 Ka대역 탑재체의 상태를 확인하고 성능의 이상 유무를 점검함. 통신 중계기 주채널(4개), 부채널(8개), 남북한 교차채널(2개) 등 총 10개 채널에 대해 측정함.

3. 시험 결과

3.1 안테나 패턴측정 (APM) 시험

상기의 APM 측정방법에 따라 측정된 2개의 빔 (남한빔, 북한빔)에 대한 Ka대역 탑재체 남한 및 북한빔 송신안테나 패턴측정결과는 지상시험 결과와 동일함을 보여줌.(그림 2, 3)

(그림 2, 3)은 Ka대역 탑재체의 송신안테나 패턴컷을 방위각방향, 앙각방향으로 측정한 결과를 지상측정결과와 비교한 그래프임.

(그림2) Ka대역 탑재체 남한빔 송신안테나 패턴 측정결과

(그림3) Ka대역 탑재체 북한빔 송신안테나 패턴 측정결과

아래 시험결과 정리표에서 보듯이, 남한 및 북한 빔용 각 안테나패턴측정값은 빔센터 규격 값(오차범위 포함)과 동일한 바, 추가적인 안테나 보정이 없음을 보여줌.

<남·북한 빔 센터 측정값 비교표>

파라미터		규격값	이격값
남한빔 센터	방위각	-0.09°	-0.02°
	앙각	5.75°	0.06°
북한빔 센터	방위각	-0.19°	-0.06°
	앙각	6.20°	-0.03°

3.2 탑재체 RF성능 시험

Ka대역 탑재체 주채널 1의 RF성능에 대한 IOT 측정결과는 규격 및 지상시험 결과와 동일함을 보여줌. (그림 4) 좌 상단에서 시계방향으로 주채널 1의 IPFD/EIRP 성능, 비선형특성, 주파수 진폭응답 성능, 주파수변환 안정도 성능을 나타냄. 비교 결과 지상시험결과와 유사한 성능을 보이고 발사 시 및 우주환경에서 정상 동작함을 알 수 있음.

다른 9개 채널에 대해서도 RF성능 측정결과 동일한 결론을 얻음.

(그림4) 남한빔 채널1의 RF성능 결과

통신탑재체의 주요 성능(수신 G/T, 송신 EIRP) 결과는 규격 만족과 동시에 지상시험결과 대비 동일한 성능을 보여줌.(그림 5)

(그림5) Ka대역 탑재체 수신 G/T와 송신 EIRP

<참고자료2>

□ 통신탑재체의 활용 분야

첫째, 현재 미활성화 되고 있는 Ka 대역 전파특성 연구를 통해 강우 시에도 좋은 서비스를 받기위한 적합한 전송방식을 개발하고, 또한 개발 기술을 국내외 표준에 채택하고자 한다.

둘째, 국산 통신탑재체를 국내 산‧학‧연의 위성방송통신 연구개발 테스트베드용으로 개방하여 차세대 방송기술(3DTV, UHDTV 등)의 전송시험과 국내 개발 위성방송 수신기 및 위성통신용 초소형 지구국(VSAT) 등의 성능 검증에 활용토록 지원함으로써 국내 위성산업 활성화에 기여하고자 한다.

셋째, TV 난시청 해소, 재난예방복구 등 공공재난 방송통신망 등 국민 생활의 안전성과 편의성 증진을 위한 공공 서비스 분야에 천리안위성의 통신탑재체가 적극적으로 활용된 예정이다. 천리안위성을 이용한 난시청해소는 위성의 장점을 극대화하는 부분으로 현 기술로 바로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, IPTV등 방통융합서비스의 소외지역인 도서벽지를 커버하는 요소로도 활용이 가능하다.

<참고자료3>

□ 통신탑재체의 국산화 개발 및 의의

천리안위성 통신탑재체의 국산화는 ETRI와 국내 산업체 (새트렉아이, 코스페이스, 엠앤엠링스, 대한항공)가 협력하여 이루어냈고, 15개 업체에 기술을 이전하여 통신탑재체 부품의 80%를 국산화하는데 성공하였다.

통신탑재체 국산화 개발로, 연간 1,300억원에 달하는 국산 통신위성 시스템기술의 해외수출과 연간 2조원에 달하는 위성방송 수신기(STB), 위성통신 단말기(VSAT) 등 위성통신 관련 제품의 수출 효과가 기대된다. 또 20㎓ 이상의 초고주파 부품 및 전송시스템과 같은 지상망 관련 제품의 국제 경쟁력도 동반 성장해 전파산업 전반에 막대한 파급효과가 기대된다.

□ 통신탑재체 사진

(사진2) 통신탑재체 내 통신중계기 및 안테나