‘하늘의 눈’ 인공위성 실생활로 들어와

자연재해^해양 쓰레기 추적^원유 저장량 파악…
우주사업 하나둘 현실로, 우주창업 시대 열려

인공위성 1만 대 돌파

지금까지 인류가 발사한 인공위성의 총 누적 수가 1만 대를 돌파했다. 미국의 비영리 과학시민단체인 UCS(Union of Concerned Scientists)가 집계한 자료에 따르면, 폐기된 위성을 제외하고 실제 활동 중인 인공위성은 작년 7월 31일 기준으로 2,787대였다.

인공위성은 지구를 돌며 세계 구석구석을 살펴본다. 인공위성을 사용 목적별로 분류하면, 과학관측·연구, 지구상의 경제사회 활동의 지원, 군사를 포함하는 안전보장상 필요한 정보 수집, 우주 공간을 이용하는 산업 활동 등이 있다.

인공위성이 이젠 실생활로 속속 들어오고 있다. 쇼핑몰 주차장에 댄 차량을 분석하거나 개발도상국의 차량, 빌딩 수 변화를 토대로 빈곤 해결 정책 수립에 활용하기는 그 응용 분야가 다양화되고 있다.

토양 속 수분 정보를 통해 가뭄 정도 예측

작년 12월 28일 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학과 서은교 박사와 이명인 교수 연구진은 “미국항공우주국(NASA)과 함께 인공위성이 관측하는 토양 수분 정보를 통해 가뭄을 감시할 수 있는 기술을 개발했다.”고 밝혔다.

연구 결과는 작년 12월 9일 국제 학술지 ‘환경 원격 감시’ 인터넷판에 먼저 공개됐다. 기존의 인공위성들은 마이크로미터(100만분의 1m) 파장대의 전파를 사용해 최고 5㎝까지의 땅속 정보를 알아낸다. 하지만 가뭄 정보를 알아내려면 지표 수십 센티미터까지 조사를 해야 한다.

연구진은 인공위성에서 관측한 토양 수분 정보와 다른 정보, 즉 강수량·복사열·지표온도·바람 등의 변수를 복합적으로 고려해 뿌리층을 포함한 지구 전체 토양 수분량에 대한 정보를 유추해 냈다. 공기 중의 수분 정보와 인공위성 정보를 합치면 10~20㎝ 아래의 토양 수분 정보까지 얻을 수 있다.

위성 사진으로 농작물의 생육 상태를 분석해 곡물 가격도 예측할 수 있다. 이명인 교수는 “이번 연구는 가뭄 감시뿐만 아니라 가뭄을 중장기적으로 예측할 수 있는 기술 개발에도 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다.

스티로폼이 반사하는 빛 분석해 해양 쓰레기 추적

스티로폼styrofoam 같은 해양 쓰레기도 사람이 직접 나서지 않고 인공위성으로 실태를 파악할 수 있다. 국립해양조사원 국가해양위성센터에서는 다목적 실용 위성인 ‘아리랑 3A호’로 동·서해 해수욕장 2곳을 촬영했다. 이 위성 영상정보를 분석 알고리즘 시스템에 학습시켰다. 스티로폼의 빛 반사 차이를 위성이 포착해 주변 물체와 구별해 내는 원리다.

다음으로 연구진은 인천시 옹진군에 있는 무인도 사승봉도를 위성으로 촬영해 사진을 분석했다. 위성 영상 분석과 드론·인력을 현장에 투입해 조사한 결과를 비교했더니, 위성이 약 84% 수준의 탐지 정확도를 보였다. 앞으로 기술이 발달하면 스티로폼뿐만 아니라 목재나 폐어구廢漁具 같은 쓰레기 종류도 분류해 낼 수 있다고 한다.

저장고 지붕 높이로 원유 저장량 파악

미국의 위성 사진 분석 업체인 ‘오비털 인사이트Orbital Insight’는 위성 사진을 통해 국제 유가의 변화를 예측한다. 이들은 원유 저장고를 찍은 위성 사진에 주목했다. 원기둥 모양 원유 저장고는 지붕이 원유에 떠 있다. 원유가 가득 차면 저장고의 지붕이 원기둥 높이 끝까지 올라가고 다 차지 않으면 지붕이 낮게 내려간다. 보관량에 따라 지붕이 위아래로 움직이는 것이다.

이 때문에 위성 사진을 보면 저장고 지붕에 검은 그림자가 생긴다. ‘오비털 인사이트’는 이 위성 사진과 인공지능, 복잡한 수학을 동원해 탱크 안에 원유가 얼마나 저장돼 있는지 파악했다. 원유 저장량의 변동 추이를 알면 수요 변화를 파악해 유가까지 예측할 수 있다. ‘오비털 인사이트’는 전 세계 26,000여 개(세계 탱크의 80%) 원유 저장소의 재고 정보를 헤지펀드, 에너지 기업 등에 판매하고 있다.

한국 민간 기업에서도 인공위성 산업 시작

한국에서도 민간 기업이 나서고 있다. 한컴인스페이스는 우주에 인공위성을 띄우고 위성의 움직임을 관제하는 ‘인공위성 지상국 시스템’을 만들고 있다. 이를 통해 위성 영상을 수신한 뒤 처리·분석한다. 한컴인스페이스 최명진 대표는 지난 2월 머니투데이와의 인터뷰에서 “위성을 직접 만들 수 있는 나라는 전 세계 6~7개국 정도이고 위성 데이터를 받아 처리할 수 있는 나라도 얼마 없다.”며 하지만 “한국은 북한에 대해 위성 감시 업무를 해 왔던 만큼 영상 처리 분석 노하우가 쌓여 있다는 게 강점”이라고 말했다. 한국이야말로 인공위성 활용 산업이 성장하기 좋은 환경을 가졌다는 말이다.

바야흐로 우주창업 시대가 열리고 있다. 우주여행, 우주셔틀, 우주통신, 우주청소 등 허황하게 들리던 우주사업이 하나둘 현실화되고 있다. 이제는 ‘우주를 지배하는 자가 세상을 지배’하는 시대다.