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제출문

요약

목차

제1장 연구개요 24

1. 연구의 배경 및 목적 24

2. 연구 내용 26

제2장 국토위성센터 업무효율성 향상을 위한 멀티센서 위성정보 확보 방안 마련 30

1. 국내·외 국토관측 위성 현황 조사 30

가. 국토관측 위성 조사 30

나. 국토관측 위성의 기술 수준 및 개발 현황 분석 119

2. 국토위성 임무 및 활용분야 기반의 가용 국토관측 위성 분석 131

가. 국토위성의 효율성 및 개선 필요사항 분석 131

나. 시사점 150

제3장 멀티센서 위성정보 수신·활용을 위한 인프라 구축 방안 마련[원문불량;p.133] 154

1. 국토위성센터에서 활용 가능한 국토관측 위성자원 분석 156

2. 멀티센서 위성정보 확보 시나리오 분석 161

가. 한반도 전체 영역 영상 확보 162

나. 시계열 변화 분석을 위한 영상 확보 176

다. 활용산출물 생성을 위한 추가 분광 채널 위성영상 확보 178

라. 재난 분석 지원을 위한 위성영상 확보 180

마. 보정 정확도 향상을 위한 GCP 칩 확보 181

바. 멀티센서 위성정보 도입 우선 순위 182

3. 멀티센서 위성정보 영상 확보 방안 184

가. 멀티센서 위성영상 직수신 방안 184

나. 멀티센서 위성정보 온라인 수집 방안 192

제4장 국토위성 임무 종료를 고려한 후속위성 도입 방안 마련 220

1. 후속 국토위성의 탑재체 기대 성능 도출 220

가. 후속 국토위성에 적용 가능한 탑재체 기술 수준 분석 222

나. 후속 국토위성의 탑재체 기대 성능 도출 227

2. 국토위성의 후속위성 도입 방안 마련 및 로드맵 수립 237

가. 국토위성센터 후속위성 도입을 위한 방안 마련 238

나. 후속위성 도입 로드맵 수립 247

참고문헌 255

부록 257

부록1. 직수신 시스템 구축 방안 257

부록2. 요약본 298

Abstract 317

판권기 318

〈표 2-1〉 ALOS-3 주요사양 31

〈표 2-2〉 ALOS-3 탑재체 정보 31

〈표 2-3〉 AlSat-1B 및 AlSat-2B 주요사양 32

〈표 2-4〉 AlSat-1B 및 AlSat-2B 탑재체 사양 33

〈표 2-5〉 BlackSky Global Constellation 주요사양 34

〈표 2-6〉 BlackSky Global Constellation 위성별 발사 정보 35

〈표 2-7〉 BlackSky Global Constellation 탑재체 정보 35

〈표 2-8〉 Capella constellation 주요사양 37

〈표 2-9〉 Capella constellation 탑재체 사양 37

〈표 2-10〉 Capella constellation 위성 개수에 따른 재방문 시간 38

〈표 2-11〉 CartoSat-2 series 및 CartoSat-3 주요사양 39

〈표 2-12〉 CartoSat-2 series 및 CartoSat-3 탑재체 사양 39

〈표 2-13〉 CBERS-4 및 CBERS-4A 주요사양 41

〈표 2-14〉 CBERS-4 탑재체 사양 41

〈표 2-15〉 CBERS-4A 탑재체 사양 42

〈표 2-16〉 COSMO-SkyMed 1세대 및 2세대 주요사양 43

〈표 2-17〉 COSMO-SkyMed 탑재체 사양 44

〈표 2-18〉 KhalifaSat(DubaiSat-3) 주요사양 45

〈표 2-19〉 KhalifaSat(DubaiSat-3) 탑재체 사양 46

〈표 2-20〉 EnMAP 주요사양 47

〈표 2-21〉 EnMAP 탑재체 사양 47

〈표 2-22〉 EOS-01 주요사양 48

〈표 2-23〉 EOS-01 탑재체 사양 49

〈표 2-24〉 EOS-04 주요사양 50

〈표 2-25〉 EOS-04 탑재체 사양 50

〈표 2-26〉 FORMOSAT-5 주요사양 51

〈표 2-27〉 FORMOSAT-5 탑재체 사양 52

〈표 2-28〉 GaoFen series 주요사양 52

〈표 2-29〉 GaoFan series 위성별 주요 정보 53

〈표 2-30〉 GeoFan series 탑재체 사양 54

〈표 2-31〉 GISAT 주요사양 57

〈표 2-32〉 GISAT 탑재체 사양 57

〈표 2-33〉 Göktürk-1 주요사양 58

〈표 2-34〉 Göktürk-1 탑재체 사양 58

〈표 2-35〉 HJ 위성의 주요 사양 60

〈표 2-36〉 HJ 위성의 탑재체 사양 61

〈표 2-37〉 ICEYE 주요사양 62

〈표 2-38〉 ICEYE 탑재체 사양 63

〈표 2-39〉 Kanopus-V 위성의 주요 사양 65

〈표 2-40〉 Kanopus-V 위성의 탑재체 사양 65

〈표 2-41〉 KasEOSat-1/2 주요 사양 68

〈표 2-42〉 KasEOSat-1/2 센서별 사양 68

〈표 2-43〉 KOMPSAT-3/3A 주요사양 70

〈표 2-44〉 KOMPSAT-3 탑재체 사양 70

〈표 2-45〉 KOMPSAT-3A 탑재체 사양 70

〈표 2-46〉 KOMPSAT-5 주요사양 71

〈표 2-47〉 KOMPSAT-5 탑재체 사양 71

〈표 2-48〉 Landsat 7/8/9 주요사양 73

〈표 2-49〉 Landsat 7/8/9의 밴드 구성 비교 73

〈표 2-50〉 NovaSAR-S 주요사양 74

〈표 2-51〉 NovaSAR-S 탑재체 이미징 모드별 사양 75

〈표 2-52〉 PeruSat-1 주요사양 76

〈표 2-53〉 PeruSat-1 센서 사양 76

〈표 2-54〉 Planetscope(DOVE) 주요사양 77

〈표 2-55〉 Planet 사 운용 위성 정보 78

〈표 2-56〉 Pleiades HR 주요사양 79

〈표 2-57〉 Pleiades HR 센서 사양 79

〈표 2-58〉 Pleiades NEO 주요사양 80

〈표 2-59〉 Pleiades NEO 센서 사양 80

〈표 2-60〉 PRISMA 주요사양 82

〈표 2-61〉 PRISMA(Hyper) 센서 사양 82

〈표 2-62〉 PROBA 주요사양 84

〈표 2-63〉 PROBA 센서 사양 85

〈표 2-64〉 RADARSAT-2 및 RADARSAT Constellation Mssion(RCM) 주요사양 86

〈표 2-65〉 RADARSAT-2 탑재체 사양 87

〈표 2-66〉 RADARSAT Constellation Mission(RCM) 탑재체 사양 88

〈표 2-67〉 Resourcesat 주요사양 89

〈표 2-68〉 Resourcesat-2/2A 센서별 사양 89

〈표 2-69〉 Resourcesat-3/3A, 3S/3SA 센서별 사양 90

〈표 2-70〉 Resurs-P 주요사양 91

〈표 2-71〉 Resurs-P 탑재체 사양 92

〈표 2-72〉 RISAT-2/2B/2BR1 주요사양 94

〈표 2-73〉 SAOCOM-1A/1B 주요사양 95

〈표 2-74〉 Sentinel-2 주요사양 96

〈표 2-75〉 Sentinel 2A/2B 위성의 탑재체 사양 97

〈표 2-76〉 SkySat-1, 2 주요사양 99

〈표 2-77〉 SkySat-3~21(SkySat-C1~C19) 주요사양 99

〈표 2-78〉 SkySat 센서 사양 100

〈표 2-79〉 SpaceEye 센서 사양 100

〈표 2-80〉 SPOT 시리즈 주요사양 102

〈표 2-81〉 SPOT 시리즈 주요 탑재체 사양 102

〈표 2-82〉 SSTL-S1 주요사양 103

〈표 2-83〉 SSTL-S1 탑재체 사양 104

〈표 2-84〉 SuperView-1 주요사양 105

〈표 2-85〉 SuperView-1 센서 사양 105

〈표 2-86〉 TerraSAR-X, TanDEM-X 주요사양 106

〈표 2-87〉 TerraSAR-X 탑재체 이미징 모드별 사양 107

〈표 2-88〉 WorldDEM 사양 107

〈표 2-89〉 TERRA 및 AQUA 주요사양 108

〈표 2-90〉 TERRA 주요 탑재체 사양 108

〈표 2-91〉 WorldView 2, 3, 4호 위성의 주요사양 111

〈표 2-92〉 WorldView 2, 3, 4호 위성의 탑재체 사양 112

〈표 2-93〉 ZY-1-2C와 ZY-1-2D 위성의 주요사양 114

〈표 2-94〉 ZY-1-2C와 ZY-1-2D 위성의 탑재체 사양 115

〈표 2-95〉 ZY-3-1/2/3 위성의 주요 사양 117

〈표 2-96〉 ZY-3-1/2/3 위성의 탑재체 사양 117

〈표 2-97〉 KOMPSAT 5호의 촬영모드에 따른 공간해상도 및 관측폭 120

〈표 2-98〉 국외 주요 SAR 위성 공간해상도, 관측폭 및 고도 121

〈표 2-99〉 국내 주요 위성 관측폭, off-nadir 촬영성능, 시간해상도 125

〈표 2-100〉 국외 주요 소형 군집위성군 관측폭, 군집위성 개수, 시간해상도 126

〈표 2-101〉 국토위성 탑재체(AEISS-C) 사양 131

〈표 2-102〉 국토위성센터 주요 산출물 현황(2022년 상반기 기준) 132

〈표 2-103〉 국토위성 활용 개발기술 및 기술별 산출물 133

〈표 2-104〉 국내 주요 위성센터 운영 현황 135

〈표 2-105〉 기상위성센터 국외위성자료 활용현황(직수신) 137

〈표 2-106〉 해양위성센터 국외위성자료 수신 현황 137

〈표 2-107〉 정의된 국토위성 활용 산출물 목록 140

〈표 2-108〉 국토위성-1/2호 촬영 데이터 및 요구 전송속도 147

〈표 2-109〉 촬영폭 별 무압축 실시간 요구 전송속도 148

〈표 2-110〉 압축률에 따른 전송속도 및 전송 시간 148

〈표 3-1〉 국토위성센터에서 활용 가능한 국토관측 위성 목록 156

〈표 3-2〉 촬영각에 따른 해상도 변화 164

〈표 3-3〉 국토위성 궤도별 촬영 가능 영역 165

〈표 3-4〉 국토위성 1/2호 동시 운용 월별 촬영 범위 171

〈표 3-5〉 국토위성 1/2호 기간별 누적 촬영 가능 범위 177

〈표 3-6〉 국토위성 시계열 변화 분석 주기별 추가 확보 영상 면적 177

〈표 3-7〉 도심지/농림지 대상 시계열 분석을 위한 주기별 추가 확보 영상 면적 178

〈표 3-8〉 한반도 영역 GCP 칩 최소 필요 개수 182

〈표 3-9〉 멀티센서 위성정보 도입 우선 순위 182

〈표 3-10〉 직수신 가능 위성 185

〈표 3-11〉 직수신 안테나 크기 산정 186

〈표 3-12〉 안테나 설치 가능 후보지 및 적합도 분석 결과 189

〈표 3-13〉 Landsat-8 위성 직수신 시스템 구축 및 운용 비용 190

〈표 3-14〉 Capella 위성 직수신 시스템 구축 및 운용 비용 190

〈표 3-15〉 ICEYE 위성 직수신 시스템 구축 및 운용 비용 191

〈표 3-16〉 디지털 지도 제작을 위한 영상 요구 해상도 192

〈표 3-17〉 위성데이터 목록(전체 가용 위성 대상) 192

〈표 3-18〉 국토위성센터 활용 가능 멀티센서 위성 영상 목록 194

〈표 3-19〉 위성별 영상 가격(3개월 이상 지난 Archive 영상 기준) 194

〈표 3-20〉 시계열 변화 분석 영상 구매 가격 195

〈표 3-21〉 다채널 위성 영상 가격(3개월 이상 지난 Archive 기준) 196

〈표 3-22〉 SAR 영상 가격(3개월 이상 지난 Archive 기준) 196

〈표 3-23〉 위성별 확보 스토리지 용량 197

〈표 3-24〉 위성데이터 수집 망 장단점 198

〈표 3-25〉 국가과학기술연구망 이용 자료 수집 시스템 구축 장단점 200

〈표 3-26〉 전용망 회선 최소 필요 대역폭 200

〈표 3-27〉 Website를 통해 수집 가능한 위성데이터 목록 203

〈표 3-28〉 OpenAPI를 통해 구매 가능한 위성데이터 목록 203

〈표 3-29〉 Reseller를 통해 구매 가능한 위성데이터 목록 204

〈표 3-30〉 망분리 방식 비교 205

〈표 3-31〉 수집 서버/단말 207

〈표 3-32〉 L3 스위치 사양 209

〈표 3-33〉 L3 스위치 사양 210

〈표 3-34〉 DDoS 차단 장비 210

〈표 3-35〉 IPS(침입방지시스템) 211

〈표 3-36〉 인터넷 방화벽 211

〈표 3-37〉 인터넷 백본 스위치 212

〈표 3-38〉 웹방화벽 212

〈표 3-39〉 TOR 스위치 213

〈표 3-40〉 통합보안관제 213

〈표 3-41〉 통합보안관제 214

〈표 3-42〉 수집자료 관리 스토리지 214

〈표 3-43〉 단방향 망연계 215

〈표 3-44〉 수집자료 관리 스토리지 216

〈표 4-1〉 국내 주요 광학 위성 공간해상도, 관측폭 및 고도 222

〈표 4-2〉 국외 주요 광학 위성 공간해상도, 관측폭 및 고도 223

〈표 4-3〉 국내 주요 위성 관측폭, off-nadir 촬영성능, 시간해상도 224

〈표 4-4〉 국외 주요 중대형 군집위성군 관측폭, 군집 위성개수, 시간해상도 225

〈표 4-5〉 국내위성 및 위성기술 센서 사양 226

〈표 4-6〉 파장대 역 증가 시 국토위성만으로 산출가능 L4산출물(적색) 232

〈표 4-7〉 위성 데이터 저장용량 233

〈표 4-8〉 위성 데이터 다운링크 요구 전송속도 233

〈표 4-9〉 후속 국토위성 탑재체 기대 성능 235

〈표 4-10〉 후속위성 도입 로드맵 수립 방안 237

〈표 4-11〉 표준 플랫폼의 구성품 및 역할 240

〈표 4-12〉 국가위성개발 일정 사례 241

〈표 4-13〉 세트렉아이 위성 제품 243

〈표 4-14〉 솔탑 위성개발 현황 244

〈표 4-15〉 나라스페이스테크놀로지 위성개발 현황 244

〈표 4-16〉 위성 교환 사례 245

〈표 4-17〉 위성 임대 가능 현황 246

〈표 4-18〉 국내 민간 구매 예상 비용 249

〈표 4-19〉 후속 국토위성 민간 구매 추진 체계 251

〈표 4-20〉 국내 지구관측위성 개발 비용 252

〈표 4-21〉 후속 위성 R&D 개발 비용 252

〈표 4-22〉 후속 위성 R&D 추진 체계 254

〈그림 1-1〉 연구의 배경 및 목적 24

〈그림 2-1〉 ALOS-3 30

〈그림 2-2〉 AlSat-1B 31

〈그림 2-3〉 AlSat-2B 32

〈그림 2-4〉 BlackSky constellation 컨셉 33

〈그림 2-5〉 BlackSky Global 34

〈그림 2-6〉 Capella 1(Denali) 36

〈그림 2-7〉 Capella 2(Sequoia) 36

〈그림 2-8〉 CartoSat-2 38

〈그림 2-9〉 CartoSat-3 38

〈그림 2-10〉 CBERS-4 40

〈그림 2-11〉 CBERS-4A 40

〈그림 2-12〉 COSMO-SkyMed 42

〈그림 2-13〉 KhalifaSat(DubaiSat-3) 45

〈그림 2-14〉 EnMAP 46

〈그림 2-15〉 EOS-01 48

〈그림 2-16〉 EOS-04(RISAT-1A) 49

〈그림 2-17〉 FORMOSAT-5 51

〈그림 2-18〉 GaoFen-1 52

〈그림 2-19〉 GISAT-1 56

〈그림 2-20〉 Göktürk-1 57

〈그림 2-21〉 HJ 1호 위성(좌)과 시스템 조립 중인 HJ 1C 호 위성(우) 59

〈그림 2-22〉 HJ 1B호의 IRMSS로 촬영된 공개 위성영상 60

〈그림 2-23〉 ICEYE X4 62

〈그림 2-24〉 Kanopus-V 위성(좌), Kanopus-V-IK 위성 64

〈그림 2-25〉 Kanopus-V 3호(좌), Kanopus-V 4호(우), Kanopus-V-IK 1호(아래)의 위성영상 66

〈그림 2-26〉 KazEOSat-1 67

〈그림 2-27〉 아리랑 위성 시리즈 69

〈그림 2-28〉 Landsat 위성 시리즈 72

〈그림 2-29〉 NovaSAR-S 74

〈그림 2-30〉 PeruSat-1 75

〈그림 2-31〉 Planetscope(DOVE) 77

〈그림 2-32〉 Pleiades-HR 78

〈그림 2-33〉 Pleiades-NEO 79

〈그림 2-34〉 PRISMA 81

〈그림 2-35〉 PROBA-1 83

〈그림 2-36〉 PROVA-V 84

〈그림 2-37〉 RADARSAT-2 85

〈그림 2-38〉 RCM 86

〈그림 2-39〉 Resourcesat-2/2A 88

〈그림 2-40〉 Resurs-P 90

〈그림 2-41〉 RISAT-2 93

〈그림 2-42〉 SAOCOM 94

〈그림 2-43〉 Sentinel 2A와 2B 위성의 궤도 구성 95

〈그림 2-44〉 Sentinel-2영상 해안선 모니터링(좌)과 그리스 에비아 산불 피해 분석(우) 98

〈그림 2-45〉 SkySat-C 98

〈그림 2-46〉 SpaceEye-T, X, M, W 100

〈그림 2-47〉 SpaceEye 기반 위성 101

〈그림 2-48〉 SPOT 6/7 101

〈그림 2-49〉 SSTL-S1 103

〈그림 2-50〉 SuperView-1 104

〈그림 2-51〉 TerraSAR-X, TanDEM-X 106

〈그림 2-52〉 WorldView 시리즈를 포함한 Maxar의 위성들 110

〈그림 2-53〉 WorldView 4호의 첫 공개 이미지 111

〈그림 2-54〉 WorldView 2호 우주 왕복선 아틀란티스 위성위성(좌)과 WorldView 3호 캘리포니아 Happy Camp 화재 위성영상(우) 113

〈그림 2-55〉 통합 테스트 중인 ZY-1-02C 위성(좌)과 ZY-1-02D 위성(우) 114

〈그림 2-56〉 ZY-1-02C 위성으로 촬영된 첫 번째 공개 영상(좌)과 중국 항구의 고해상도 영상(우) 116

〈그림 2-57〉 ZY-3 위성 그림(좌)과 통합 중인 ZY-3 위성의 사진(우) 116

〈그림 2-58〉 ZY-3 위성으로 촬영된 스테레오 영상(좌)과 TAC 영상으로 생성한 DSM(우) 118

〈그림 2-59〉 아리랑위성 5호의 Wide swath mode(좌)와 Ultra High resolution mode(우)로 촬영된 영상의 비교 120

〈그림 2-60〉 ICEYE의 Scan, Strip, Spot 모드의 촬영면적 비교 122

〈그림 2-61〉 극궤도 위성의 궤도 경로 123

〈그림 2-62〉 관측폭이 좁은 위성(좌)과 관측폭이 넓은 위성(우) 124

〈그림 2-63〉 위성의 자세제어를 이용한 동일지역 관측 124

〈그림 2-64〉 한국의 조소형군집위성의 궤적 시뮬레이션 126

〈그림 2-65〉 KOMPSAT-3 위성으로 촬영된 RGB 합성영상(좌)과 위색영상(우) 128

〈그림 2-66〉 RapidEye 밴드 범위 및 클로로필-a 농도에 따른 반사도 특성 129

〈그림 2-67〉 한반도 교신 거리 147

〈그림 3-1〉 멀티센서 위성영상 자료 확보 방안 154

〈그림 3-2〉 국토위성 궤도 163

〈그림 3-3〉 촬영각에 따른 해상도 변화 개념도 164

〈그림 3-4〉 촬영각에 따른 해상도 변화율 164

〈그림 3-5〉 천리안2호 구름분석 영상 샘플 168

〈그림 3-6〉 국토위성 촬영 Ground Track 169

〈그림 3-7〉 (좌) 80조 562W51장 촬영범위, (우) 100조 704W65장 촬영범위 170

〈그림 3-8〉 촬영 가능영역 시뮬레이션 방법 171

〈그림 3-9〉 국토위성 1/2호 년간 촬영 범위 추이 176

〈그림 3-10〉 남한 도심지 영역 179

〈그림 3-11〉 남한 농림지 영역 180

〈그림 3-12〉 직수신 안테나 시스템 구축 방안 186

〈그림 3-13〉 가시각 분석 프로그램(자체 개발) 187

〈그림 3-14〉 적용한 ALOS DSM V3.2 Data 188

〈그림 3-15〉 ALOS DSM 건물 표현 해상도 188

〈그림 3-16〉 위성자료 수집 방안 198

〈그림 3-17〉 행정망을 통한 위성자료 수집 방안 201

〈그림 3-18〉 인터넷망을 통한 위성자료 수집 방안 202

〈그림 3-19〉 위성 데이터 조회/다운로드 웹 사이트 202

〈그림 3-20〉 위성 데이터 조회/다운로드 웹 사이트 203

〈그림 3-21〉 APOLLO MAPPING社의 Pleiades 가격 정책 204

〈그림 3-22〉 APOLLO MAPPING社의 ALPS 가격 정책 204

〈그림 3-23〉 방화벽, IPS 등을 포함한 전체 네트워크 이중화 구성 205

〈그림 3-24〉 방화벽, IPS 등을 포함한 전체 네트워크 단일 구성 206

〈그림 3-25〉 자료 수집용 별도 네트워크 이중화 구성 206

〈그림 3-26〉 자료 수집용 별도 네트워크 단일 구성 207

〈그림 4-1〉 멀티센서 위성영상 자료 확보 방안 221

〈그림 4-2〉 다목적실용위성 3호 위성의 재방문주기 224

〈그림 4-3〉 RADARSAT-1, 2(왼쪽) 와 RCM(오른쪽)의 daily coverage 비교 225

〈그림 4-4〉 한반도 최대 Pass 거리 228

〈그림 4-5〉 촬영폭에 따른 1년간 한반도 영역 촬영 면적 비율 229

〈그림 4-6〉 국가 우주개발 국내 정책 현황 238

〈그림 4-7〉 국가 우주개발 추진 절차 238

〈그림 4-8〉 차세대중형위성 표준플랫폼 형상 240

〈그림 4-9〉 국토위성 임무수명 고려 도입방안별 로드맵 247

〈그림 4-10〉 후속 국토위성 민간 구매 로드맵 250

〈그림 4-11〉 후속 국토위성 민간 구매 추진 체계 251

〈그림 4-12〉 후속 국토위성 국가 R&D 개발 로드맵 253

〈그림 4-13〉 후속 국토위성 R&D 개발 추진 체계 254