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일본 정찰위성, 2023년 지상 25㎝까지 식별… 전 세계 ‘현미경 감시’

기사입력 2018. 12. 28   16:32 최종수정 2019. 01. 07   18:44

[심층분석 세계안보정세 45·끝] 일본의 정찰위성 능력 향상

2003년부터 운용해 현재 7개 가동
2024년까지 10개로 확대 야심찬 계획
미국 이어 인도와 데이터 공유 등 협력
위성 자세제어 기능 탑재 해상도 높여 

지난 10월 일본 가고시마현 다네가시마 우주센터에서 온실가스 관측 위성 ‘이부키 2호’를 탑재한 H2A 40호 로켓이 발사되고 있다.   연합뉴스

일본 정찰위성의 정찰 능력은 끝없이 높아지고 있다. 일본의 위성 정찰 능력은 ‘전 세계 실시간 정찰’에 접근한 상태이다. 그런데도 일본은 국내 위성정찰 능력을 높이고 있으며, 미국에 이어 인도와도 협력을 추구하고 있다.

현지 언론은 이달 중순 일본이 인도와 우주 공간과 세계 대양의 전략적 중요성을 인지하고 인공위성 데이터와 감시 기술을 공유하기로 했다고 보도했다. 

 
보도에 따르면 두 나라는 내년 3월에 첫 우주 회담을 열고서, 인공위성 레이더 정보와 지상 기반체계 관련 사항을 공유하는 방안을 중점 논의한다. 두 나라는 각기 위성의 궤적과 선박의 이동을 감시하는 체계를 운영하고 있지만 상호 협력을 통해 국방 능력을 향상시키려는 것이다.

앞서 지난 10월 아베 신조 일본 총리와 나렌드라 모디 인도 총리는 정상 회담에서 일본-인도 우주 대화를 창설했다. 또 우주개발 선진국인 미국, 중국, 러시아와 일부 분야에서 어깨를 나란히 한다는 목표를 세웠다. 여기서 말하는 일부 분야에는 정찰 위성에 의한 정찰 정보를 포함하고 있다.


특히 인도는 북부 국경 지역에서 중국군의 움직임을, 일본은 남중국해와 동중국해에서 중국 해군 함정의 추적과 북한 미사일 활동의 징후 포착 등을 희망하고 있는 것으로 언론은 보도하고 있다.

그렇지만 일본은 인도의 도움 없이도 독자적인 우주 정찰체계를 현재 구축하고 있다. 일본은 2003년부터 정찰위성을 운용하기 시작했으며, 2010년대 중반에 4개의 정찰위성을 보유했고 현재는 그 이상을 운용하고 있다. 지구의 모든 지점을 주야로 감시하려면 4개의 정찰위성이 필요하다. 일본은 정찰위성에 의한 지구 감시체계를 구축한 상태이다.

성능 면에서도 세계적인 수준을 자랑하고 있다. 일본 정찰위성은 맑은 날 주간에 사용하는 광학위성과 야간과 악천후 때 이용하는 레이더 위성으로 구성돼 있다.


최근에 발사된 정찰위성의 성능은 광학위성의 경우 30㎝, 레이더 위성의 경우 50㎝ 판별 능력을 자랑한다. 이 정도 성능이면 군 기지의 건설, 핵 시설의 건설은 물론 차량 종류, 대수, 고위 인사의 시찰 여부, 핵 시설과 미사일 시설의 준비, 운용 상태 등을 파악할 수 있다.

일본은 그러나 현재의 정찰능력에 만족하지 않고 있다. 일본 자체적으로도 위성정찰능력의 향상을 위해 꾸준히 노력하고 있다.

일본은 지난 6월에 레이더 위성을 우주에 쏘아 올려 모두 7개의 정찰위성을 운용하고 있는 것으로 알려져 있다. 정찰위성의 설계 수명은 대략 5년이어서 정찰위성의 교체를 위해 지속적으로 위성을 우주에 올려야 한다. 지금까지 일본이 쏘아 올린 정찰위성은 17기이다.

일본은 2024년까지 10개의 정찰위성을 운용할 계획을 이미 발표한 상태이다. 10개의 정찰위성을 갖추게 되면 하루 수차례의 감시도 가능하다. 즉 4개의 정찰위성은 우주 궤도를 정례적으로 돌면서 일상적으로 지상 감시를 수행한다.


그리고 4개의 정찰위성은 ‘시간축 다양화 위성’으로 명명한 데서 알 수 있듯이, 임의의 방식으로 지구 궤도를 회전한다. 그에 따라 특정 지점에 대해 수 시간~1일 이내에 재촬영이 가능하다. 여기에 정례적인 촬영 위성과 합치면, 특정 목표지점에는 하루 수차례씩 감시가 가능해진다.

또 내년과 2024년에 데이터 중계위성을 1개씩 2개 발사할 예정이다. 데이터 중계위성은 정찰위성이 촬영한 영상을, 특히 일본의 지구 반대편에서 촬영한 영상을 곧바로 일본 지상 관제소로 송신하는 역할을 담당한다. 이러한 경우 일본의 위성정찰 능력은 실시간 감시로 더욱 다가서게 된다.


참고로 일본 정찰위성이 촬영한 영상은 북부 홋카이도와 중부 이바라키현, 남부 가고시마현에 위치한 지상국에 수신돼 도쿄의 내각 위성정보센터의 중앙센터로 전달되고 있다고 일본 군사잡지 『군사연구』는 밝히고 있다.

성능 향상도 지속적으로 추구하고 있다. 지금까지 알려진 바로는 2023년에 쏘아 올릴 광학 정찰위성의 식별능력은 25㎝로 단축된다. 이를 위해서는 광학 렌즈의 대구경화가 필요하다. 마찬가지로 성능 개량이 추진되고 있는 레이더 위성의 식별 능력은 알려지지 않고 있다.

내년에 발사될 정찰위성에는 해상도를 높이기 위해 자세제어 장치가 추가 탑재된다. 자세제어 장치는 정찰위성이 촬영 목표지점 상공에 도달했을 때 카메라의 방향이 정면으로 향하도록 하며 자세를 변화한 후에도 위성의 비행 안정성을 유지하도록 하는 장치다. 


고성능 카메라의 방향이 목표물을 비스듬히 향하면 해상도가 떨어지기 때문에 이러한 장치가 필요하다는 것이다. 또한 카메라의 전파량을 증강시키거나, 되돌아오는 전파를 수신하는 안테나를 설치하는 등 해상도를 높이기 위한 노력도 동반되고 있다.

일본은 미·일 동맹에 의해 위성 정찰정보를 미국에서 지원받고 있다. 그렇지만 여기에 의존하지 않고 독자적인 정찰위성 체계를 발전시키고 있다. 여기에다가 인도와의 위성 협력을 통해 위성정찰을 보완하고 있다.


日, 정찰위성 고비용 논란에 민간·초소형 위성 활용 검토


일본 정찰위성이 촬영한 영상의 분석 자료는 엄격한 통제 속에 방위성, 외무성, 경찰청 등에서 사용되고 있다. 일본은 지금까지 정찰위성 사업에 1조 엔(약 10조 원)을 쏟아부었다.

그렇지만 일본의 비극적 재해인 동일본대지진 당시에도 일본 정찰위성이 촬영한 영상이 소방청, 도쿄전력회사에 제공되지 않았다. 대신 미 민간기업이 운용하는 상업위성의 영상을 구매해 제공했다. 당연히 비용 대비 효과 면에서 고비용 논란이 일고 있다.

이에 대한 대안으로 먼저 민간 상업위성을 이용하자는 주장이 있다. 민간 상업위성은 위성의 숫자가 많기 때문에 하루에 수차례씩 위성정보를 받을 수 있으며, 해상도도 상당한 수준이라는 것이다. 물론 필요할 때, 필요한 사안에 대해 위성정보를 구매하기 때문에 위성 운용비용을 대폭 절약할 수 있다는 것이다.

또 다른 대안은 초소형 위성의 도입이다. 현재의 대형 위성은 개발 비용과 발사 비용이 크지만, 초소형 위성은 이 부분을 대폭 절감할 수 있다는 것이다. 다만 위성의 식별능력이 의문으로 남아 있다. 대신 초소형 위성이 만족할 만한 해상도를 보인다면, 남중국해에 대량으로 배치할 경우 중국의 함선을 실시간으로 감시할 수 있기 때문에 일본은 이에 대한 검토에 들어간 것으로 알려지고 있다.

김성걸 박사
한국국방연구원


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