[표지로 읽는 과학]SAR 위성이 불러 올 '위성영상혁명'

사이언스 제공

2019년 9월 초 인구 40만 명의 카리브해 섬나라 바하마는 허리케인 ‘도리안’으로 초토화가 됐다. 당시 도리안은 최대 풍속이 시속 295km로 허리케인 최고 등급인 5등급의 위력을 지닌 채 바하마에 상륙해 아바코섬과 그랜드바하마섬을 차례로 강타했다. 도리안이 몰고 온 폭우로 대부분 지역이 물에 잠겼고, 7만 명의 이재민이 발생했다.  

국제학술지 ‘사이언스’ 26일자 표지에는 아바코섬에 도리안이 상륙하기 전과 후를 인공위성으로 촬영해 허리케인이 뿌리고 간 폭우로 지표면이 어떻게 달라졌는지 촬영한 사진이 실렸다.

미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)와 싱가포르지구천문대(EOS) 연구팀은 유럽우주국(ESA)이 운용하는 인공위성 ‘센티넬-1호’의 영상을 이용해 이런 변화를 포착하는 데 성공했다. 사진에서 빨간색이 변화가 생긴 지역이다. 

센티넬-1호는 합성개구레이더(SAR)가 달린 영상레이더 위성이다. SAR 위성은 전파, 마이크로파 등을 지상 목표물에 쏜 뒤 반사돼 돌아오는 신호를 합성해 영상으로 만든다.

가시광선을 이용하는 광학카메라가 탑재된 위성은 구름이 끼어 있거나 한밤중에는 지상의 모습을 담을 수 없지만, SAR 위성은 날씨에 구애받지 않고 24시간 촬영할 수 있다. 한국의 다목적실용위성(아리랑) 5호가 SAR 위성이다. 

연구팀은 위성위치확인시스템(GPS)이 미시적인 수준에서 지표면의 움직임을 1mm 수준에서 추적하는 데 적합하다면, SAR 위성은 거시적인 수준에서 수백km에 걸친 지상에서 일어나는 미묘한 변화를 측정할 수 있다고 설명했다. 

이런 특징 덕분에 SAR 위성은 지진, 화산, 산사태 등 자연재해 감시와 관측용으로 널리 사용되고 있고, 군용 정찰위성에도 쓰이고 있다. 미국의 ‘토파즈(TOPAZ)’ 시리즈가 해상도 약 10cm 수준으로 주·야간 정찰 임무를 수행하는 대표적인 첩보용 SAR 위성이다.     

세계적으로 SAR 위성의 숫자는 계속 증가하는 추세다. 2018년 이후 상업용, 군용 SAR 위성의 수는 2배 이상 늘어났고, 올해도 최소 SAR 위성 12기가 궤도에 올라간다. 올해 발사될 SAR 위성까지 합치면 궤도에서 활동 중이거나 활동 예정인 SAR 위성은 60기가 넘는다.

5년 뒤에는 SAR 위성의 수가 지금의 2배가 넘을 것으로 전망되며, SAR 위성 시장 규모는 40억 달러(약 4조5000억 원)에 이를 것으로 평가된다. ‘사이언스’는 SAR 위성이 가져올 지구 관측 기술의 변화를 ‘레이더 혁명’으로 평가했다. 

[이현경 기자 uneasy75@donga.com]