기상 위성은 어떤 일을 할까?

기상 위성은 어떤 일을 할까?

■ 여러분은 날씨에 얼마나 관심이 있나요? 

여러분들은 현장 체험학습 가기 전날 밤 다음날 혹시라도 비가 오지 않을까 노심초사 잠을 이루지 못했던 경험이 있나요? 우리의 생활과 밀접한 관련을 가지고 있는 자연 현상 중 하나가 바로 날씨입니다. 최근 기상 이변으로 인해 날씨에 대한 관심이 더 높아지고 있는데요. 일기 예보를 보다 보면 다음과 같은 위성에서 찍은 구름 사진을 종종 접하게 됩니다. 여러분들도 본 적이 있지요?

▲ 천리안 위성에서 찍은 구름 사진(출처: 에듀넷)

■ 천리안 위성 

이런 사진을 주로 찍는 위성을 기상 위성이라고 합니다. 기상 위성은 일기 예보에 어떤 도움을 주는 것일까요? 우리의 기술로 개발한 최초의 정지궤도 위성을 통해 알아보도록 하겠습니다.

 천리안 위성

• 2010년 6월 27일 발사된 통신해양 기상 위성

• 통신 위성과 해양 관측 위성, 기상 위성의 역할을 모두 하는 위성

2014년 한 해 동안 우리나라에서는 어느 때보다 기상 이변이 잦았습니다. 기상청이 최근 분석해 내놓은 2014년 기상 특성 자료에 따르면, 2월 동해안에는 닷새 동안 최고 122cm에 달하는 기록적인 폭설로 산간 마을이 고립되는 등 피해가 잇따랐습니다. 또 4월에는 기온이 큰 폭으로 오르며 이상 고온 현상이 일어났다가, '계절의 여왕'이라 불리는 5월엔 대관령에는 눈이 내리기까지 했지요. 또 여름 손님인 열대야가 봄부터 찾아왔고, 장마철에 비가 적게 오는 마른장마로 7월의 강수량은 평년 289.7mm의 절반 수준인 152.7mm 수준에 그치기도 했음은 물론 초겨울부터 사람들의 손발을 꽁꽁 얼리는 추운 날씨가 이어졌습니다. 이처럼 시시각각으로 변화하는 날씨! ‘천리안’과 같은 기상 위성들은 날씨를 알아맞히는 데 과연 어떻게 활용될까요?

 천리안 위성이 하는 일

• 기상 탑재체를 통해 평상시 15분 간격으로 기상 정보 획득 및 제공, 비상 시 특별 관측으로 최소 8분 간격의 기상 정보 제공

• 극궤도 위성이 하루에 한번 한반도 주변의 해역을 촬영할 수 있었던 반면, 천리안은 하루에 8번 한국의 바다를 촬영함으로써 더 자세한 해양 환경의 변화 관측 가능

▲ 천리안 위성 활용도(출처: 에듀넷)

우리나라는 천리안 위성이 발사되기 전 정지궤도 기상 위성이 없어 미국과 일본 위성에서 찍은 영상 자료를 받아 사용해 왔습니다. 하지만 기상관측용 탑재체가 실린 국내에서 제작한 최초의 정지궤도 위성인 천리안 위성이 한국시간 2010년 6월 27일, 남미 프랑스령 기아나에서 발사에 성공함에 따라 우리나라는 세계 7번째 독자 기상 위성 보유국이자 세계 최초의 정지궤도 해양 위성 보유국이 되었습니다. 천리안 위성은 우선 기상 영상과 해양 영상을 촬영할 수 있는 두 대의 고성능 카메라를 이용해 매일 170여 장의 기상 영상과 8장의 해양 영상을 촬영해 지상으로 보내는 일을 담당하고 있습니다. 천리안 위성이 없을 때는 30분 간격으로 일본 기상 위성 자료를 이용해야 했지요 하지만 이제 천리안 위성 덕에 1시간에 최대 8회의 한반도 지역 관측이 가능해졌습니다. 위험 기상 감시와 대응 능력이 높아진 것은 물론이겠지요?

■ 천리안 위성에서 찍은 영상의 처리 과정 

천리안은 현재 동경 128.2도, 고도 3만 5천 800km 적도 상공에서 기상·해양 영상과 방송통신서비스를 제공하고 있는데 관리 기관인 한국항공우주연구원이 천리안의 위성 상태 및 궤도 상태를 파악해 위성에 촬영 임무 명령을 송신하고, 위성은 이에 맞춰 영상을 촬영해 지구로 전송하게 됩니다.

천리안 기상 위성 자료는 지상국인 국가기상위성센터에서 품질 관리 과정을 거쳐 사용자들에게 제공되는데 사용자들에게 제공되는 자료는 기본 영상과 분석 영상으로 구분됩니다. 기본 영상은 천리안 기상 위성의 5개 채널에서 관측된 자료를 영상으로 만들어질 자료입니다. 분석 영상은 여러 가지 처리 알고리즘으로 구름, 황사, 안개, 강수 등의 기상 현상을 나타낸 영상을 말합니다.

 

기본 영상과 분석 영상은 우리나라 주변의 기상 현상을 상세하게 확인하기 위하여 아시아, 한반도, 한반도 지역에 해당하는 영역의 자료를 추출하여 영상으로 표출되는데 이때 영상으로 만들어진 자료는 기상청 내부의 예보 서비스를 위하여 예보관에게 실시간으로 제공되고 있으며, 외부의 방송국, 군, 방재 기관 등의 유관 기관에도 실시간으로 제공되게 됩니다. 기상청 홈페이지(www.kma.go.kr)와 국가기상위성센터 홈페이지(http://nmsc.kma.go.kr)를 통해서도 국민 모두가 영상을 확인할 수 있답니다.

- 출처: 국가기상위성센터

■ 일기 예보로 전해지는 과정 

기상 위성에서 수집한 자료들이 일기 예보로 전해지기까지의 과정을 한번 살펴볼까요? 우선 기상 위성은 지상의 모습을 찍은 뒤 전파 신호에 담아 국가기상위성센터로 보냅니다. 이 위성 사진은 맑은 지역과 구름이 있는 지역을 구분해서 보여 주기 때문에 구름의 모습과 종류를 살펴보면 날씨를 알아낼 수 있답니다.

겨울철 제주도 지역을 찍은 위성 사진을 예로 들어 봅시다. 이 사진에서는 ‘카르만 소용돌이(kalman vortex)’라고 불리는 꽈배기 모양의 구름을 살펴볼 수 있습니다. 이 구름은 공기가 높은 산에 부딪쳤을 때 생기는 것으로 우리나라에서는 겨울철에 차가운 시베리아 공기가 남쪽으로 이동할 때 제주도 남쪽 바다에서 종종 관찰됩니다. 차가운 바람이 한라산을 만나 산 오른쪽에서 시계 반대방향, 왼쪽에서 시계방향으로 회전하면서 꽈배기 모양을 만든 거죠. 이 현상이 나타나면 제주도 북쪽 지역은 춥고 바람이 부는 날씨가 예상되는 반면 남쪽 지역에는 구름이 거의 없고 맑은 날씨가 예상된답니다.

▲ 제주도 남쪽 해상에서 관측된 카르만 소용돌이(동그라미 부분)(출처: 에듀넷)

기상 위성은 실시간으로 구름 영상 자료를 보내 주기 때문에 갑자기 생기는 작은 날씨 변화도 쉽게 알 수 있게 도와줍니다. 여름철에는 비를 많이 내린 구름의 움직임을 감시해 ‘호우주의보’나 ‘호우경보’를 내리고 태풍이 우리나라로 다가오는 모습과 속도도 예측할 수 있도록 할 뿐 아니라 위성 사진에 보이는 누렇고 넓은 띠 모양의 구름 무리를 활용하면 봄철 황사 현상도 미리 예측 가능하게 만들어 준답니다.

▲ 천리안 위성에서 찍은 제 8호 태풍 '너구리'(출처: 에듀넷)

‘하늘(天)에서 이로움(利)과 안전함(安)을 가져다준다’는 뜻을 가진 ‘천리안’. 앞으로도 천리안 위성이 이름 그대로 역할을 다하길 기대해 볼까요?

[자료출처: 에듀넷]