정책연구 -

(관리번호)

천문우주개발 및 활용을 통한 우주과학 연구 활성화 방안

(Activation Program for Space Science Research by developing and utilising Astronomy and Space)

미래창조과학부

최 종 보 고 서
관리 번호	0000(연도)-00(번호)		기술 분류
과 제 명	(한글) 천문우주개발 및 활용을 통한 우주과학 연구 활성화 방안 (영문) Activation Program for Space Science Research by developing and utilising Astronomy and Space
주관연구기관 (협동연구기관)	기 관 명	소재지			대 표
	한국천문연구원	대전광역시 유성구 대덕대로 776			한인우
주관연구책임자 (협동연구책임자)	성 명	소속 및 부서			전 공
	홍정유	기획부 정책팀			경영정보학
총연구기간 (당해년도)	2014년 4월 29일 ～ 2014년 10월 26일( 6 개월)
총연구비 (당해년도)	일금 삼천칠십이만칠천이백칠십원정 (￦ 30,727,270)
총참여연구원 (당해년도)	10명(책임: 6명, 연구원: 3명, 연구보조원: 1 명 보조원: 명)
2014년도 정책연구용역사업으로 수행한 연구과제의 최종보고서를 붙임과 같이 제출합니다. 붙임 : 최종보고서 30부. 2014 년 10 월 24 일 주관연구책임자 홍 정 유 (인) 주관연구기관장 한 인 우 직인 미래창조과학부장관 귀 하

제    출    문

미래창조과학부장관  귀 하

본 보고서를 "천문우주개발 및 활용을 통한 우주과학 연구 활성화 방안에 관한 연구" 최종보고서로 제출합니다.

2014년  10월  24일

○ 주관연구기관명 : 한국천문연구원

○ 연 구 기 간  : ‘14. 4. 29. ～ ’14. 10. 26.

○ 주관연구책임자 : 홍 정 유

○ 참여연구원

ㆍ연  구  원 : 박 종 욱

ㆍ연  구  원 : 이 재 진

ㆍ연  구  원 : 조 경 석

ㆍ연  구  원 : 김 연 한

ㆍ연  구  원 : 이 대 희

ㆍ연  구  원 : 곽 영 실

ㆍ연  구  원 : 정 웅 섭

ㆍ연  구  원 : 이 문 영

ㆍ연  구  원 : 김 시 은

	목 차

제1장 서 론	1

제1절 연구 목적 및 필요성	1

제2절 연구의 목표와 연구 내용	3

제2장 우주과학의 정의 및 역할	4

제1절 우주과학의 정의 및 분류	4

제2절 우주과학의 사회적 역할	10

제3장 국내외 우주과학 현황 및 시사점	13

제1절 우주과학 정책동향 및 지원 체계	13

제2절 세계천문우주과학 투자동향	23

제3절 우주과학 연구동향	30

제4절 시사점	33

제5절 우리의 현재 수준과 전략	34

제4장 비전 및 목표	41

제5장 전략목표별 중점추진계획	44

제1절 국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해	44

제2절 안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명	63

제3절 우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화연구	89

제6장 우주과학 활성화를 통한 기대성과	110

제1절 정성적 성과	110

제2절 정량적 성과	112

제7장 우주과학 연구발전을 위한 정책적 제언	113

참고문헌	116

	표 목차

<표 1> 우주개발중장기계획과 본 과제와의 연계성	2

<표 2> 우주과학 분류체계	9

<표 3> 우주과학 기술의 사회적 파급효과	11

<표 4> 우주개발중장기계획 및 타 정책과제와의 연계성	12

<표 5> 우주과학 사회적 수요	12

<표 6> 주요국의 우주정책	21

<표 7> 주요 우주개발 선진국들의 우주과학 프로그램	22

<표 8> 우주예산 규모별 국가분류	23

<표 9> 주요국의 전체 GDP대비 우주분야 투자 비율 비교 (2012년 기준)	24

<표 10> GDP대비 우주예산에 따른 국가분류 (2012년 기준)	24

<표 11> 주요국의 우주과학 연구기관별 투자 비율 비교 (2013년 기준)	25

<표 12> ESA 과학 관련 예산 지출 비교	27

<표 13> JAXA 2013년 프로그램별 예산	28

<표 14> 중점분야별 과학분류체계	35

<표 15> 중점분야별 기술분류체계	36

<표 16> 연구 분야별 선진국 대비 연구‧기술수준	37

<표 17> SWOT 분석을 통한 전략	40

<표 18> 근지구 우주환경 관측위성 국제협력 관련 연구분야의 수준	57

<표 19> 근지구 우주환경 관측위성 국제협력 관련 기술분야의 수준	57

<표 20> 근지구 우주환경 관측위성 국제협력 관련 기술분야의 수준	59

<표 21> 근지구 우주환경 관측위성 국제협력 관련 연구분야의 수준 및 목표	59

<표 22> 근지구 우주환경 관측위성 국제협력 관련 기술분야의 수준 및 목표	59

<표 23> EASCO에 계획된 탑재체	69

<표 24> 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구관련 연구분야의 수준 및 목표	76

<표 25> 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 관련 기술분야의 수준 및 목표	76

<표 26> 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구 관련 연구분야의 수준 및 목표	79

<표 27> 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구 관련 기술분야의 수준 및 목표	79

<표 28> 태양분출과 자기재결합 연구 관련 연구분야의 수준 및 목표	82

<표 29> 태양분출과 자기재결합 연구 관련 기술분야의 수준 및 목표	82

<표 30> 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 관련 연구분야의 수준 및 목표	98

<표 31> 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보관련 기술분야의 수준 및 목표	98

<표 32> 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 관련 2017년 발사 예산	99

	표 목차

<표 33> 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 관련 2030년 발사 예산	99

<표 34> 우주 별탄생 역사 및 은하진화연구 관련 연구분야의 수준	101

<표 35> 우주 별탄생 역사 및 은하진화연구 관련 기술분야의 수준	101

<표 36> 중대형 위성을 활용한 암흑에너지, 우주팽창 연구 관련 연구분야의 수준	103

<표 37> 중대형 위성을 활용한 암흑에너지, 우주팽창 연구 관련 기술분야의 수준	103

<표 38> 2030년 발사 (예정, 전체 예산)	145

<표 39> 적외선 우주망원경 국제공동개발 관련 연구분야의 수준	147

<표 40> 적외선 우주망원경 국제공동개발 관련 기술분야의 수준	147

<표 41> 중대형 위성을 활용 분야 관련 연구분야의 수준	150

<표 42> 중대형 위성을 활용 분야 관련 기술분야의 수준	150

	그림목차

<그림 1> 우주개발중장기계획 중점과제 및 세부추진과제	1

<그림 2> 우주과학 연구분야 및 활용분야	7

<그림 3> NASA의 ’14~’17 예산 현황	26

<그림 4> 2013년 유럽우주청(ESA) 예산 연구영역별 투입 현황	27

<그림 5> JAXA 2013년 예산	28

<그림 6> 중점추진과제 선정을 위한 포트폴리오 분석	36

<그림 7> 지구 전리권변화의 사회적 영향	47

<그림 8> 5기의 THEMIS 위성	48

<그림 9> 반 알렌 벨트를 연구하기 위한 Van Allen Probes	49

<그림 10> VAP 위성 구성도	49

<그림 11> MMS의 주요한 관측 임무 : 자기 자기장 꼬리에서 발생하는 자기장 재결합	50

<그림 12> MMS 위성의 플라즈마 관측 장비들	50

<그림 13> 4기의 MMS 위성	50

<그림 14> 태양활동에 의해 이온층과 열권이 상호 작용을 하면서 변화	51

<그림 15> ICON의 관측 탑재체	51

<그림 16> ICON의 열권/전리권 관측 예상도	51

<그림 17> 다목적 실용위성 1호에 탑재된 과학 탑재체 SPS(Space Physics Sensor)	52

<그림 18> 과학기술위성 1호에 탑재된 SPP (Space Physics Package)	53

<그림 19> 현재 개발 중인 차세대 소형위성 1호 (NEXTSat-1)	54

<그림 20> 정지궤도 기상위성에 탑재되는 KSEM의 구성도	54

<그림 21> SOHO에 탑재된 LASCO	85

<그림 22> STEREO 위성 구성도	87

<그림 23> 라그랑주점 L5의 위치(Gopalswamy et al. 2011)	68

<그림 24> RHESSI 위성 구성도	70

<그림 25> Solar Orbiter에 탑재된 STIX의 구성도(왼쪽) 및 탑재 위치(오른쪽)	71

<그림 26> 태양코로나물리량 예상 결과 및 우주정거장용 코로나그래프 개념도	75

<그림 27> 중력안정점 L5 미션(EASCIO)의 운영궤도	78

<그림 28> 중형위성 탑재용 X-선 영상분광기와 코로나그래프를 활용한 태양분출 및 자기재결합
관측 개념도	81

<그림 29> 우주의 진화과정	89

<그림 30> 미행성체 충돌 상상도	90

<그림 31> 각 파장 빛에 대한 대기의 불투명도	91

<그림 32> 우주망원경 개발 전략 로드맵	92

<그림 33> 미국과 유럽의 우주과학 위성 로드맵	93

<그림 34> 우주망원경개발 추진전략	95

<그림 35> 우주망원경핵심기술과 과학연구주제와의 연관성	96

	요 약 문

Ⅰ. 개 요

1		연구 배경 및 목적

□ 우리나라는 우주개발은 국가의 전략적 수요에 따라 위성체 및 발사체의 ‘시스템 확보․획득’ 중심의 우주개발 전략을 추진하여 짧은 우주개발 역사에도 불구하고 ‘다목적 실용위성 시리즈’, ‘통신해양기상위성’, ‘나로호 성공발사’ 등의 기술적 성과창출

□ 그러나, 체계기술 확보 및 부분품 도입을 통한 기존의 기술중심 전략으로는 핵심기술 확보와 균형적 우주개발에 한계가 있음

□ 기초과학의 거대한 실험실인 우주공간을 대상으로 한 우주과학은 원천지식과 미래도전 극한기술을 성과로 창출함으로써, 범지구적 문제해결, 우주활동 공간의 이해, 고부가가치 우주기술 확보 등 우주개발 선진국 진입을 위한 필수적인 분야임

□ 독자적 우주개발 능력강화를 위한 우주개발중장기계획(‘14~’40)에 따른 체계적이고 전략적인 우주과학 활성화를 위한 방향성 및 세부 추진전략 필요

2		우주과학 정의 및 필요성

□ 우주과학 정의

○ 우주의 탄생과 진화 및 천체에 대한 연구를 수행하는 천문학은 물론 우주시대에 새롭게 등장한 우주탐사 등 지구의 우주경계면 밖에 존재하는 모든 대상에 대한 탐구와 관련된 과학기술을 통칭함

○ 본 연구에서 다루고 있는 협의의 우주과학은 ‘근지구 우주공간과  태양, 행성계에 대한 연구 및 우주기반의 관측을 통한 별, 은하, 우주, 그리고 그 기원에 대해 연구하는 다학제간 학문’이라고 정의함

□ 우주과학 필요성

○ 우주에 대한 지식의 확대와 과학적 발견을 통한 인류의 통찰력 증대와 인류의 활동영역 확장

○ 지구온난화, 자연재해, 우주폐기물 문제 등 범지구적 문제에 해결 및 미래의 우주영역 및 자원확보를 위한 기반 제공

○ 우주과학은 미래 우주첨단기술, 우주탐사, 국방 등과 밀접하게 연계되어 있으며, 우주선진국 진입을 위한 전략분야임

<그림>우주과학의 범위 및 활용분야

Ⅱ. 국내‧외 동향 및 시사점

1		정책 동향

□ 미국

□ 新국가우주정책(’10.6), New World, New Horizon(’12~’21), NASA 우주전략계획 등 우주에 대한 과학적 이해 확장을 국가 우주개발의 중요 프로그램 중 하나로 선정하여 추진중임

○ 미국이 우주과학 및 탐사 분야에서 집중하고 있는 부분은 무인 화성 탐사로, 궁극적 목적인 유인 탐사를 위해 선제적으로 무인 탐사선을 보내 화성의 환경을 분석하고 있음

□ (주요 프로그램) 미국 학술원(US National Academies)은 ‘Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics’를 통해 2012년부터 2021년까지의 10년 동안 천문우주과학에 대한 광범위하며 통합적인 계획과, 2022년부터 2031년까지의 발전 계획을 제시함

□ 유럽(ESA)

□ 유럽 우주활동의 독립성과 국제적 역할 수행, 방어를 위한 과학적인 목적의 우주계획, 안보와 국방수요 충족 등을 위한 단일화된 ‘유럽우주 프로그램(European Space Program)’을 마련함

○ 유럽우주청은 “현재 어디에 있는가?”라는 과학적 의문을 해결하기 위해, 10개의 차기단계 연구개발 도전분야를 설정하였음

항법위성, 재 사용가능한 발사체, 나노위성, 시장참여 확대, 기상통제, 우주의 충격현상 예측 및 완화, 우주과학의 발전, 순수물질과 에너지, 로봇과 인간사업, Ariane 사업의 업그레이드

□ 유럽우주청은 우주과학장기계획(Cosmic Vision 2015~2025) 및 우주과학 분야 중점목표를 설정함

○ 이 장기계획의 주제는 크게 행성과 생명, 태양계, 우주 근본 물리법칙, 우주기원 등 4개로 분류하고 각 테마별로 M(Medium)급 임무와 국제협력을 통한 보다 큰 임무인 L(Large)급 임무로 구분함

□ 러시아

□ 러시아의 우주과학은 러시아 연방 우주국(RAS)이 수립하는 연방 우주 프로그램 10년 계획을 기초로 수행됨

○ 근지구 우주프로그램을 구성하여 달 및 화성탐사를 미래 러시아 우주 프로그램의 방향으로 설정함. 유인우주선, 화성화물선, 달궤도정거장, 이착륙선 개발 및 재사용 가능한 달기지 건설 등의 프로그램 수행을 위하여 2020년부터 2050년까지 총 142조 달러를 투자할 계획이나 구체적인 전략 및 단계는 비공개함

□ 러시아가 추진, 계획하고 있는 우주과학 프로그램은 ESA, NASA, DLR, CNES, ASI 등 국외 기관과의 공동 프로그램의 형태로 수행되고 있음

□ 일본

□ 국가의 국제적 지위와 존립기반을 확보하고자 인공위성과 우주수송시스템을 필요시에 독자적으로 우주공간에 쏘아 올리는 기술을 개발하며, 이를 위해 기술의 확보 및 개발에 중점을 두고 있음. 현재 일본은 달 유인과학기지 건설 및 태양계 탐사와 은하계 관측기술 계획을 지속적으로 추진하고 있음

□ 2025년까지의 우주개발 장기 비전을 통해 모든 파장대의 우주관측을 목표로 하고 있으며, 우주의 역사와 구조 규명, 천체물리 연구 및 우주론을 우주과학의 주요 연구 목적으로 제시

○ 일본이 강력한 국제경쟁력을 갖고 있는 분야인 우주탐사 및 우주과학분야를 위한 ASTRO-H(X-ray), SPICA(적외선)과 같은 우주과학 프로젝트들을 수행 및 계획 중임

□ 중국

□ ‘2050 우주과학기술 로드맵’,‘중대형 우주과학 개발 장기 계획’, ‘천문우주 중장기 개발 전략’,‘2011-2016 중국 우주국 우주과학 계획’ 등 많은 우주과학 프로그램 계획들이 수립되어, 최근 전략적으로 우주개발에 집중투자하고 있음

Black Hole Probe Programme(BHP), Portraits of Astrophysical Objects Programme(PAO), Dark Matter Detection Programme (DMD), X-ray Timing and Polarization(XTP) satellite

<표> 주요 우주개발 선진국들의 우주과학 프로그램

국가	구분	내용
미국	대규모 우주과학 프로그램	∙ Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) ∙ An Augmented Astrophysics Explorer Program ∙ Laser Interferometer Space Antenna (LISA) ∙ International X-ray Observatory (IXO)
	중규모 우주과학 프로그램	∙ New Worlds Technology Development Program ∙ Inflation Probe Technology Development Program
	소규모 우주과학 프로그램	∙ Background-limited Submillimeter on SPICA
EU	M Class 우주과학 프로그램	∙ Euclid ∙ Plato ∙ Solar Orbiter
	L Class 우주과학 프로그램	∙ EJSM/Laplace ∙ TSSM/Tandem
러시아	천체물리	∙ Resurs-DK/Pamela(2006 부터 운영) ∙ Lomonosov (2012) ∙ Resonance (2013)
	우주관측	∙ Spectrum-Radioastron (2011), Spectrum-Ultraviolet (2014) ∙ Spectrum-Roentgen-Gamma (2013), Gamma-400 (2015년 이후) ∙ Millimetron (2015년 이후)
	태양연구	∙ Interhelioprobe (2015년 이후)
일본		∙ Astro-H ∙ SPICA

2		투자 동향

○ 2012년 세계 우주개발 분야의 예산 투자는 729억 달러로, 2000년 예산 374억 달러에 비해 두 배로 증가하였으며, 우주 분야에 투자한 국가도 2006년 42개국에서 총 57개 국가로 증가하고 있는 등 전 세계적으로 우주개발예산 및 참여국이 지속적으로 증가하고 있는 추세임

우주 예산규모별 국가를 분류해보면 10억불 이상 우주개발에 투자하고 있는 국가는 미국, 러시아, 일본, 중국, 프랑스, EU, 독일, 인도 등의 8개 국가임

○ 우주개발 주요 선진국들의 GDP대비 우주개발 투자 비율은 대부분 대략 0.02~0.1% 비중을 차지한 반면, 한국은 우주예산이 GDP 대비 차지하는 비중이 0.017%로 GDP대비 우주분야에 비교적 적은 비율로 투자하고 있음

○ 주요국의 우주과학 연구기관의 우주개발 예산 중 우주과학에 대한 투자는 장기계획에 따라 안정된 비율로 대부분이 10%~20%대를 유지하는 반면에 우리나라 전체 우주과학 투자비율은 2.0%미만으로 우주과학 분야에 대한 투자가 상대적으로 미약함

<표> 주요국의 우주과학 연구기관별 투자 비율 비교(2013년 기준)

(단위 : 억원, 1$ 환율 1,017원 기준)

구분	미국(NASA)	유럽(ESA)	일본(JAXA)	한국(KASI)
우주개발전체	180,209	59,351	16,226	3,372
우주과학	49,969	7,039	2,496	65
우주과학 투자비율	28%	12%	15%	2%

3		연구 동향

□ 미국

○ 미NASA는 근지구 우주공간관측 프로그램을 통하여 자기권 폭퐁 기작 및 방사선대의 생성/소멸 과정을 규명하기 위하여 THEMIS, VAP 위성을 국제협력을 통해 운영 중이며, 향후 MMS 등을  계획하고 있음. 더불어 미NASA는 현재 전리권/고층대기 연구를 위하여 ICON 위성 프로그램 수행에 착수하였음. 미 해양대기청(NOAA)은 우주환경 연구 및 예보를 위해 범 정부차원의 연구협력체계 구축 및 지상/위성의 모든 관측 자료를 실시간 수집하고 연구자료를 제공하고 있음

○ 미NASA는 LWS 프로그램 수행을 통하여 태양 자기재결합과 태양분출 현상의 물리적 특성과 그 발생원인을 규명하기 위하여 SOHO, STEREO 위성 등을 운영중이며, 향후 EASCO 등을 계획중임. 이 관측자료들은 우주통신 및 산업 피해방지를 위해 미 NOAA, USAF(미 우주기상단), DOD(국방성) 등에서 활용중임

○ NASA에서는 과학미션을 위한 적외선 우주망원경 Spitzer를 개발하고 운용하여 중적외선과 원적외선에서의 영상과 분광을 통한 관측성과를 이루었으며, 근적외선에서는 최적화된 차세대 6m급 적외선 우주망원경 프로젝트로 JWST를 추진 중임

□ 유럽

○ 유럽우주항공국(ESA) 주도하에 국제 근지구 우주환경 연구를 위해 CHAMP, GRACE 등 우주환경 관측 위성을 운용하였고 올해 SWARM 위성을 발사하여 운용 중. 유럽, 일본, 중국 등 연합으로 자기권-전리권/고층대기 결합연구를 위하여 세계 최고분해능 지상전리권 레이더인 EISCAT-3D(European Incoherent SCATter radar-3D)를 2016년에 구축 완료하여 SWARM 위성과 연계 연구를 수행할 예정임

○ 유럽은 미국의 LWS을 발전시켜 유럽 국가들을 중심으로 한 LWS 프로그램을 추진중이고, ESA는 Solar Orbiter 프로그램을 추진하여 장기간 태양 근접관측을 통한 미세태양구조와 다음 태양극대기 예측을 위한 태양극지역 관측연구를 수행할 예정임.

○ 유럽 ESA에서는 1m 이하급 적외선 우주망원경 ISO를 개발하고 운용하여  많은 과학적 성과를 이룬 것을 바탕으로 3m급의 대형 적외선 우주망원경 Herschel을 개발하여 대형 적외선 우주망원경 분야를 선도하고 있음

□ 일본

○ 일본항공우주국(JAXA), 일본통신연구소(NICT)등 정부관계 기관과 일본대학 산하에 있는 우주환경연구소(나고야대학, 교토대학, 규슈대학 등)와의 연계를 통해 우주환경에 관한 연구를 수행하고 있으며, 자기권-전리권 결합연구를 위하여 ERG 프로그램을 수행 중에 있음

○ 일본은 초고온 태양코로나의 원인규명을 위해 세계최대 태양위성망원경(Hinode) 운용하여 광구의 미세구조연구 주도하고 있으며, 차기위성으로 1.8m Solar-C 프로그램을 추진함으로써 태양채층 코로나의 고분해능 관측으로 확장할 계획임

○ 일본 JAXA/ISAS에서는 적외선 우주망원경 AKARI(ASTRO-F)를 발사 및 운용하여 중적외선, 원적외선에서의 전체 하늘을 서베이하였고, 근/중/원적외선 연구분야에서 많은 과학적인 성과를 도출함

□ 한국

○ 근지구 우주환경 관측 탑재체는 우리별 3호부터 자체 개발하여 국내위성에 탑재되어 왔으며 기술적 도약을 위한 기반 기술이 갖추어져 있으나, 부탑재체로 개발되어 운용상에 많은 제약을 받았으며 연구 이외 우주전파환경 및 우주기상 예·경보 현업 업무에 활용하는데 많은 어려움이 있었음

○ 천문(연), 학계, 기상청, 국립전파연구원이 국내지상자료와 외국의 관측 자료를 활용하여 우주환경 및 태양활동에 대한 과학적 역량을 축적함

○ 천문(연)은 NASA와의 LOI(‘11. 08.)체결을 통하여 NASA SDO위성데이터센터와 RBSP 수신기를 천문(연) 내에 유치함. 이를 통하여 국내 관련대학에는 태양 및 우주환경연구에 활용하며, 전파연구원 등 우주환경 수요처에는 우주환경예경보를 위해 활용하게 함

○ 천문(연)과 관련 대학은 NASA의 SOHO, STEREO, SDO, 일본의 Hinode 등 외국의 위성관측 자료를 활용하여 CME분야의 상당한 연구성과를 생산하였으나, 국내 독자 태양위성개발 관련 역량은 미흡함

○ 그 동안 과학기술위성 1호 원자외선분광기(FIMS), 과학기술위성 3호의 다목적적외선영상시시스템(MIRIS) 등의 과학탑재체를 성공적으로 개발하였으며, 우주초기 별 및 은하연구를 위해 미국 NASA 과학로켓을 이용한 CIBER, 일본적외선 우주망원경(AKARI), 미국의 자외선망원경(GALEX) 등의 국제협력을 통하여 과학적 역량과 네트워크를  확보하였음

4		시사점 분석

□ 주요국의 우주개발 정책 및 프로그램은 과학임무 설정 후 수요기술에 대한 전략이 수립됨에 따라 임무 중심의 패러다임으로 변화 필요

○ 주요국들은 체계적인 임무수행을 위해 사전기획 및 연구개발을 통한 과학임무 선정, 탑재체 기술 확보, 위성개발을 하는 선순환적 연구개발체계로 우주과학임무 수행

□ 세계 주요국은 자국의 국력과 국제적 위상을 제고하기 위한 우주정책 및 우주활동을 강화하고 있으며, 이를 위해 우주기술과 우주과학에 대해 균형적으로 투자․육성하고 있음

○ 선진국들은 우주개발 선점을 위해 꾸준히 투자규모를 유지하며, 이 중 도전적 기술 및 기초연구를 위한 우주과학분야에 대해서도 안정적으로 투자하고 있음

□ 상호호혜적 협력 아이템의 발굴 및 지원을 통해 국제협력 확대 필요

○ 우주과학분야는 높은 기술력과 많은 투자가 필요함에 따라 비용절감을 위해 정책적으로 국제협력을 하는 분야로써 국제사회에서 선진국으로 도약하기 위해 전략적으로 활용해야하는 분야임

○ 우주자원 교차활용 등 국제공동연구사업 다변화를 통해 우주과학연구역량 강화 및 우주원천기반기술 확보 필요

<SWOT 분석>

내부 환경	강점(Strength)	약점(Weakness)
	• 우주환경․태양활동 분야의 선진국 수준의 연구역량 확보 • 최첨단 거대 연구시설 구축 프로젝트 참여 경험 보유 • 우주과학 분야의 긴밀한 국제협력 네트워크	• 우주과학 분야의 체계적인 국가연구개발 로드맵 및 투자 미흡 • 산발적 소규모 과제 중심의 연구진행으로 인한 자원(인력, 예산 등) 분산 • 지상관측장비만을 활용한 제한적 연구
외부 환경	기회(Opportunity)	위협(Threat)
	• NASA 등의 국제 우주과학 프로그램에 한국의 참여 요청 • 우주자산에 대한 우주환경 영향 증가에 따른 우주과학의 필요성 증가 • 우주기상정보 수요처의 요구 증대	• 선진국 중심의 경쟁 진입 장벽으로 인한 핵심기술 획득의 제한 • 정부투자에 대한 경제적 단기성과 요구

SO전략(강점과 기회요인의 시너지 효과)	ST전략(강점으로 위협요인 극복)
• 기술협력을 통한 국제적 우주과학 프로그램 참여 - 탑재체, 코로나그래프, 적외선우주망원경 • 우주기상의 민간, 군 수요 대응을 위한 우주과학 프로그램 개발	• 우주과학 투자 증대를 통한 우주개발의 위험분산 • 과학임무 중심의 차세대 중소형 위성 개발․활용
WO전략(약점을 극복하고 기회요인 활용)	WT전략(약점을 최소화하고 위협요인 극복)
• 달 탐사, 우주자산보호 등 우주개발중장기계획과 연계되는 우주과학 프로그램 수행 • 국가우주과학로드맵 수립을 통한 선택과 집중	• 대국민 과학대중화 활동으로 우주과학 등기초연구 특성의 이해 확장 • 오픈 이노베이션을 통한 융·복합 기술개발 및 신산업 육성 엄폐광학계 측정기술개발, 적외선센서개발 및 운용기술 활용

Ⅲ. 비전 및 목표

비 전		창의적 우주과학연구 강화를 통한 우주선진국 진입
전략목표		중점 추진과제
1. 국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해		1-1. 차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구 1-2. 국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보와 근지구 우주환경 연구 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화
2. 안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명		2-1. 국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구 2-2. 중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구 2-3. 국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구
3. 우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화 연구		3-1. 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 3-2. 적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구 3-3. 중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구

□ 국가우주개발중장기계획과의 연계성

우주개발중장기계획		본 과제
세부전략	주요내용	전략분야	중점추진과제
지구 이온층 및 자기권 연구강화	국내 우주자산 보호를 위한 지구 이온층과 자기권 상시 감시체제 구축	국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해	차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구
	근지구 우주환경이 위성 및 인체에 미치는 영향 연구		국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보와 근지구 우주환경 연구 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화
우주기반 태양관측과 태양위험 감시시스템 구축	정지궤도복합위성 및 차세대 중・소형위성 이용 태양관측 탑재체 개발과 국제협력 프로그램 참여를 통한 기반기술 확보	안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명	국제우주정거장용 차세대 코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도 등 물리적 특성 연구
			중력안정점 L5용 태양 탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구
	태양에 의한 우주환경 변화로부터 위성, 항공, 통신 등 국가자산을 보호하기 위한 태양위험 감시시스템 구축
			국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구
우주기원 규명을 위한 심우주관측 우주망원경 개발	차세대 소형위성 활용과 우주망원경 국제협력 프로젝트 참여를 통한 우주망원경 기반기술 확보	우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화 연구	차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보
	차세대 중형위성을 이용 우주망원경 개발을 통해 심우주 탐사 우주망원경 핵심기술 확보 및 우주가속팽창 등 우주과학 연구		적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구
	국내주도 국제협력으로 3m급 심우주탐사 우주망원경을 개발하여 선도적인 빅사이언스 연구		중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구

Ⅳ. 중점 추진과제

1		국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해

개요		◌ 국내 위성 플랫폼 활용 및 국제 우주 프로그램 참여를 통한 근지구 우주환경 기반연구의 선진화 및 예측기술의 고도화
목표		◌‘20년까지 국내 개발 우주환경 감시 위성(차세대 소형위성 2호)을 발사하고 이를 활용한 격변 태양풍에 의한 근지구 우주폭풍 연구 ◌‘30년까지 국제 협력 및 국내 주도 위성군을 발사하여 다중관측 자료를 이용한 자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명 ◌‘40년까지 국내주도 국제우주 프로그램 개발 및 차세대 중형위성을 이용한 첨단 우주환경 감시 체계 구축을 통해 근지구 우주환경 연구의 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화

1-1. 차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구

○ [목표 및 내용] 근지구 우주환경 감시위성을 통해 근지구 우주폭풍 연구, 자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명 등 근지구 우주환경 연구에 활용하고 우주환경 감시 및 예·경보에도 활용

국내 위성 플랫폼(차세대 소형위성 및 중형위성)을 활용한 근지구 우주환경 감시 위성 개발 및 우주환경 관측 탑재체 국내 주도 개발

<그림> 근지구 우주환경 감시를 통한 우주재난 대비

○ [추진전략] 주요 수요처인 미래부(국립전파연구원), 기상청 등의 요구사항을 수용하여 활용도를 극대화하고, 산·학·연 공동 개발 추진

자료 활용이 예상되는 미래부(국립전파연구원) 및 기상청의 요구사항 수용

우주핵심기술의 산학연 협력 개발

국내 개발이 어려운 탑재체는 국제 협력을 통해 개발

학·연 공동으로 근지구 우주폭풍 및 자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명 연구

○ [기대효과] 국내 독자적인 우주환경 감시 체계 구축을 통한 근지구 우주환경 연구 수준 향상과 우주환경 예·경보 정확도 향상 및 이를 활용한 우주재난 대비

- 근지구 우주폭풍 발생 기작과 자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명

국내기술 주도의 우주환경 관측 탑재체 개발로 우주환경 위성관측 기술 경쟁력 강화

우주환경 감시 체계 구축을 통한 위성 오작동, 통신 장애, GPS 오차, 우주방사선 피폭 등의 우주재난 대비

우주환경 예·경보 대국민 서비스의 신뢰성 확보

1-2. 국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보와 근지구 우주환경 연구 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화

○ [목표 및 내용] 국제 우주환경 관측위성 프로그램에 국내개발 탑재체 참여를 통해 우주환경 탑재체 선진기술을 확보하고 국제공동 우주 감시망 구축을 통해 근지구 우주환경 연구의 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화

우주환경의 효율적인 감시 및 비용절감을 위해 국제 우주환경 프로그램 참여를 통한 국제공동 우주환경 감시망 구축

해외 주도 개발 위성에 국내개발 관측기를 탑재하여 세계적 수준의 우주환경 관측 자료 확보

<그림> 국제 위성 프로그램 참여를 통한 우주환경 감시망 구축

○ [추진전략] 국제 우주환경 관측위성 탑재를 위한 관측기의 산학연 협력 개발

해외 위성 프로그램 참여를 위한 협약 체결

산학연 협력을 통해 개발한 국산 탑재체를 해외 위성에 탑재

관측자료의 공동 연구 및 활용을 위한 인적 교류

근지구 우주환경에 대한 국제공동 연구 추진

○ [기대효과] 국제 공동 우주환경 감시망 구축을 통한 근지구 우주환경의 이해 및 우주 재난 국제공조 체계 수립

우주환경 자료의 공동 관측 및 활용을 통한 국제 사회 기여

해외 위성 프로그램 참여를 통한 국내 탑재체 기술력의 세계수준 인증

근지구 우주환경 연구의 선진화

우주재난 대비 국제 공조 강화

선진국 우주기술 습득 기회 제공

2		안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명

개요		◌ 국제협력으로 태양활동 우주관측기술 확보하고 우리 위성을 위한 세계적인 관측기기를 독자 개발하여 태양활동에 관한 과학적 의문을 규명하고 안전한 우주탐사에 활용
목표		◌ 지구에 영향을 미치는 코로나의 물리적 특성 규명 ◌ 태양 표면에서 발생하는 자기재결합 및 플레어 발생 기작 규명 ◌ 위성 탑재 첨단기기를 이용한 태양분출과 자기재결합 연구

2-1.국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도 등 물리적 특성 연구

○ [목표 및 내용] 한·미 공동 차세대 소형 코로나그래프를 개발하여 국제우주정거장에 설치하고 태양 코로나의 온도, 밀도, 속도 결정 등의 물리적 특성연구에 활용

온도	밀도	속도

<그림> 태양코로나물리량 예상 결과 및 우주정거장용 코로나그래프 개념도

○ [추진방법] 한미공동코로나그래프 개발을 통한 공동연구수행

NASA: 광학계 설계 및 제작 전담

한국: 영상안정화 시스템, 전자부, 검출부 제작

한미공동: 태양코로나 및 CME 관측연구

○ [기대효과]

태양코로나 물리적 특성연구를 통한 태양풍 가속과정 규명

우주기반 코로나그래프의 핵심기술 확보

국립전파연구원과 기상청에 우주환경핵심자료제공을 통한 국가 위성 및 통신 보호

2-2. 중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구

○ [목표 및 내용] 태양-지구 측면 관측을 통한 지구에 영향을 미치는 태양활동 예측

대형태양권 탐사위성용 차세대 코로나그래프 국제공동개발 참여

중력안정점 L5 위치에 태양탐사선을 보내 태양 분출의 지구 도달과정을 관측

<그림> 중력안정점 L5 미션(EASCIO)의 운영궤도

○ [추진전략] 미국, 유럽연합과 국제공동개발 및 공동연구

미국: 우주탐사선 개발 및 운영

유럽연합: 운영소프트웨어 개발

한국: 광학계, 전자부, 검출부 참여

한국, 미국, 유럽연합 : 코로나물질방출의 지구방향 속도와 3차원 구조 정밀 관측

○ [기대효과] 우주환경변화의 가장 큰 원인인 코로나물질방출의 과학적 문제 규명

국제우주정거장에서의 관측과 연계한 후속연구 주제 발굴

우주관측 자원의 국제공동활용으로 국제 사회의 기여

국제프로그램 참여를 통하여 인력양성 및 국내 주도 우주관측기기 개발의 초석 마련

2-3.국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구

○ [목표 및 내용] 태양분출과 자기재결합의 과학적 규명

차세대 소형 코로나그래프와 X-선 영상분광관측기를 국내주도로 개발하여 국내 위성에 탑재하여 발사 운용함

코로나그래프 (1.5 – 10 Rs) X-선 영상분광기 (1 keV – 20 MeV, 0.1초) 동시관측을 통하여 태양자기재결합과 코로나물질방출의 상관성 규명

<그림> 중형위성 탑재용 X-선 영상분광기와 코로나그래프를 활용한 태양분출 및 자기재결합 관측 개념도

○ [추진방법]

광학, 전자 및 검출부까지 국내기술로 코로나그래프 독자개발 및 UC Berkely와 유럽연합과 인적교류를 통한 X-선 영상분광기 기술 축적

대학 : 코로나그래프 광학계 설계, X-선 검출기 설계 참여

출연연 : 코로나그래프 자체 제작, X-선 영상분광기 제작 참여

국내 연구 : 자기재결합을 통한 분출 발생과정 연구

○ [기대효과] 국내 주도의 우주관측기기 개발로 국제 사회의 기여

태양자기재결합과 코로나물질방출의 상관성 규명으로 세계적 과학 난제 규명

탑재체 및 과학위성기기개발을 위한 국내 우주기술 자립화

우주환경 핵심자료제공을 통한 국가 위성 및 통신 보호

3		우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화 연구

개요		◌ 국내외 인공위성에 첨단 우주망원경을 탑재하여 우주를 관측함으로써 우주에 대한 인류지식 증대, 생명의 기원에 대한 이해 및 우주개발능력을 강화
목표		◌ 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 ◌ 우주별탄생 및 은하진화연구를 위한 적외선 우주망원경 국제공동개발 ◌ 중대형 위성을 활용한 암흑에너지, 우주팽창 및 생명의 기원 연구

<그림> 우주망원경 개발 전략 로드맵

3-1. 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보

○ [목표 및 내용] 국내 우주망원경 핵심기술 확보와 소규모 과학주제를 달성하기 위한 소형 우주망원경 개발

광시야 영상 및 분광기술 개발

우리은하 및 태양계 성간물질의 분포 및 순환 연구

우주초기의 거대구조의 이해

적외선/고에너지/자외선 관측기술 개발

L2 궤도 위성 운용을 위한 요소 기술 개발

○ [추진방안]

단계별 소형 우주망원경 프로젝트 수행을 통해 국내 우주핵심기술의 확보

국내 우주기술을 바탕으로 소형 우주망원경에 대한 설계 및 과학임무 설정

다천체 분광기술 확보를 위한 전문 인력 양성 및 해외 파견

○ [기대효과]

우주망원경 국내 개발 및 활용을 통한 국내 우주기술 자립화

국방기술로 적용 가능한 우주기술을 Spin-On

소형 우주망원경 활용할 수 있는 국내 과학연구 그룹 육성

<그림>  L2 궤도에서 운용중인 소형위성 우주망원경 상상도

3-2. 적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주별 탄생 및 은하진화연구

○ [목표 및 내용] 국제공동 프로젝트를 통해 적외선 광시야 영상/분광 탐사 관측을 수행하여 우주 별탄생 역사 및 은하진화 연구를 수행

적외선 광시야 영상 분광 기기 개발

적외선 우주망원경을 활용하여 전천/광시야 영상/분광 탐사 수행

우주 초기의 진화 양상 파악

무거운 은하들/초기 은하단/초기 천체들의 특성 및 진화

활동성 은하핵 (블랙홀)의 진화 및 별생성과의 상호피드백

우리은하내의 성간물질의 순환 조사

별생성 영역 및 원시성 연구

○ [추진전략]

전략적 국제협력 프로젝트 발굴

국내 우주기술을 바탕으로 적외선 광시야/분광 기기 개발

지상 거대망원경과의 협업을 통해 과학 연구 시너지 창출

○ [기대효과]

해외 우주기관의 우주망원경 개발 기술과 개발 노하우 확보

세계 수준의 우주천문 연구를 위한 과학 관측 자료 확보

국민의 우주에의 관심도 증가로 과학적 이해 증진

빅데이터 활용/분석을 통한 산업기술 개발

<그림> 국제공동개발로 계획중인 NASA 우주망원경 SPHEREx 상상도

3-3. 중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구

○ [목표 및 내용] 국내 주도로 우주의 기원 연구를 위한 창의적인 과학 주제를 발굴하여 이를 위한 우주망원경을 개발

적외선 광시야 영상 및 분광 기기 개발

암흑에너지의 기원 규명

우주의 거대구조 및 암흑물질의 구조 규명

외계행성 발견 및 외계행성의 특성 연구

항성 및 행성의 기원과 원시행성계원반 특성 연구

<그림> 국내 주도로 개발하는 중대형 우주망원경 예(미국 Spitzer 적외선 우주망원경)

○ [추진방안]

국내 독자적인 기술 확보가 어려운 분야는 국제 협력을 도모함

국내 우주기술을 바탕으로 중형 우주망원경에 대한 설계 및 과학임무 설정

산학연 네트워킹으로 우주산업 활용 극대화

○ [기대효과]

국내기술로 우주망원경 활용

중형 우주망원경 개발 기술과 개발 노하우 확보

세계수준의 우주천문연구를 위한 과학관측자료 확보

Ⅴ. 기대성과

1		정성적 성과

○ 인류의 지식확장 기여를 통한 국가 위상제고

- 세계적 과학 난제 규명을 통한 국가과학역량 강화

- 우주관측 자원의 국제공동활용으로 국제 사회의 기여

- 인류의 활동 영역확대를 위한 정보제공

○ 우주기술확보를 통해 미래성장동력 창출(원천지식 확보)

- 선진국 우주기술 습득 기회 제공

- 탑재체 및 과학위성기기개발을 위한 국내 우주기술 자립화

- 우주기술 산업화를 통한 신 시장 발굴

- 빅데이터 활용 및 분석을 통한 산업기술 개발

○ 국민의 삶의 질 향상 및 창의적 인재 양성

- 신뢰성 있는 우주기상 예․경보 대국민 서비스

- 우주환경 핵심자료제공을 통한 국가 위성 및 통신 보호

- 우주를 주제로 한 사회·문화적 창의성 확대에 기여

- 우주기술을 활용한 국방기술로의 Spin-On

- 과학기술 연구 인력양성 및 연구집단 육성

2		정량적 성과

Ⅵ. 정책적 제언 및 향후 활용 방안

우주개발의 균형적 발전을 위한 패러다임 변화 및 체계 구축

국제적 개방성을 활용한 우주과학 국제협력 프로그램의 전략적 추진

연구역량 강화 및 독자적 기술확보를 위해 국내‧외 연구 지원 확대

□ 우주개발의 균형적 발전을 위하여 우주과학 분야에 대한 전략 수립 및 안정적 예산지원체계 구축

○ 국가우주개발중장기계획(’14~’40)상의 우주과학 프로그램 추진

우주과학이 국가 우주개발을 견인하는 중요한 한 축으로 자리매김하기 위해 명확한 비전 및 목표 하에 국가 우주과학 프로그램 실행

○ 국가 우주개발 경쟁력 제고 및 우주개발 선진국 진입을 위해 우주과학 투자 확대 필요

향후 우주과학 분야의 투자 비중을 현재 2%대에서 ‘20년까지 5%까지 점진적으로 확대하고 ‘30년까지 선진국 수준인 10% 수준으로 확대 필요

차세대 소형위성 프로그램은 기술개발 임무위성과 과학임무 위성프로그램으로 분리 추진

○ 경쟁을 통한 우주 과학임무 및 탑재체 선정을 위한 선행연구 프로그램 운영 및 예산지원

특히 대형 국제협력 사업을 위한 Bottom-up/Top-down형 사업 추진을 위해서는 사전 기획연구 및 선행연구의 필요성 제기

□ 우주과학의 국제적 개방성을 활용한 국제협력 프로그램의 전략적 이용

○ 우주분야 국제협력 전담 조직 및 R&D 프로그램 신설

우주과학 국제협력 대응체계 강화를 위해 국가우주위원회 산하 우주과학 분과위원회 설치 및 미래창조부 내에 우주과학 전담 조직의 신설 (또는 전담인력 배치)와 우주과학 국제협력 전문인력 양성이 필요함

○ 우주과학기술 선도화를 위한 다양한 국제협력 우주 프로그램 지원

협력 대상국마다 상황이 매우 상이하고 또한 우리나라 효율적인 우주과학 국제협력 추진 전략측면에서 선진국, 개도국 등과의 차별적인 프로그램 운영이 필요

미국 유럽 등 우주선진국들은 우주개발 예산정책 및 국제금융위기 등으로 인하여 계획했던 사업들을 자체적으로 추진하기에 어려운 상황으로, 국제협력 대상 범위를 점차 확대하고 있음. 이에, 적극적인 협력 네트워크 구축 및 인력교류를 통해 세계 선도적 연구역량 확보의 기회로 활용하여야 함

태국, 인도네시아 등을 중심으로 동남아시아 국가의 우주과학에 대한 관심도가 급격히 증가함에 따라 후발국가와도 특화된 협력 또는 경쟁을 하면서 세계 속에서 위상을 한 단계 높여가야 함

○ 국제협력 프로젝트 참여에 필요한 우주핵심 기술개발사업 지원

국제협력 프로젝트에 주도적으로 참여 할 수 있는 핵심기술 발굴 및 단계적 추진 전략 실행을 위해 우주핵심기술개발사업 적극 활용

□ 우주과학 연구 역량 강화를 위한 지원 확대

○ 우주과학 분야 인력양성을 위한 학/연 협력체제 지원강화

특정 연구 분야, 선진 우수 기술, 핵심 필요 기술부분의 습득은 우리나라의 연구 인력이 장, 단기 해당 선진 기관에 방문하여 연수받는 것이 가장 효과적이나, 현재 이러한 부분의 인력 양성을 위해 필요한 예산 지원 방법이 어려우므로 이에 대한 별도의 프로그램을 기획하여 운영하는 것이 필요함

○ 산‧학‧연 맞춤형 우주기술 교류 지원 및 과학 대중화 사업 강화

우주산업육성을 위한 산‧학‧연 기술교류 지원을 통한 아이디어 공유 및 신시장 창출

우주과학 투자 필요에 대한 대국민 공감대 형성을 위해 우수 과학성과를 활용한 과학대중화사업 아이디어 발굴 및 지원 강화

□ 활용방안

○ 국가우주과학분야에 대한 국가적 정책수립에 활용

○ 중소형 위성 등 임무 설정 등을 위한 자료로 활용하여 국가우주개발 과제간의 연계성 확보 필요

○ 우주과학 투자를 위한 우선순위 설정 시 활용

○ 선정된 우주과학용 위성프로그램 기획연구에 활용

○ 우주과학 프로그램 추진을 위한 사업 공고 시 RFP로 활용 가능

【SUMMARY】

Ⅰ. Research Purpose and Needs

ㅇ It is necessary for Korea to set up strategies for Mid to Long Term Space Development Plan ((’14~’40) which can strengthen the ability of space development in Korea to meet the international needs in the field of astronomy and space science.

ㅇ Detailed action plans should be made for utilization of space telescopes and observation system for solar system, achievement of generic technologies for near Earth space weather payload to monitor space weather changes Objects observation.

Ⅱ. Research Contents and Scope

□ Broad definition of space science designates all the science and technology related to the studies on all the objects which exist outside of space border of the Earth. However, this study deals with the narrow interdisciplinary studies which is defined as the research of near Earth space and the Sun, and planetary system, and the research of the Stars, Galaxies, the Universe, and their origins.

□ Status of Domestic and International Space Science Field

ㅇ Major countries of the world such as USA, Europe, Japan and Russia have recognized the importance of space science in the near future and carried out missions under mid to long term plans for over 10 years with space policies for space research and development.

ㅇ In 2012, 57 countries were investing budget to national space programs, and major advanced countries are investing 0.02% to 0.1% of their GDP to space development and tend to expand the amount of investment. On the other hand, Korea is investing less than 0.02% of its GDP which is lower than the average of the countries above.

ㅇ Advanced countries in the field of space science are carrying out researches to predict solar activity changes in terrestial magnetosphere and ionosphere/upper atmosphere, and, on the other hand, developing next generation space telescope by international cooperation and independent development for infra research to solve tantalizing questions in the field of astrophysics.

ㅇ Korea has carried out space development projects such as space weather change using satellite payload, independent space weather prediction/forecast model development using coronagraphs loaded on satellites, drawing Far-ultraviolet map of the whole sky by space telescope payload development, and cosmic background radiation.

ㅇ Plans to secure stable budget security and to implement independent national space science R&D program should be prepared for Korea to keep up with the global trend of space science which is being focused as one of the important strategic part for the elevation of national power and status.

□ Vision and Objectives

ㅇ The vision is “Entry to the level of advanced countries in space development by creative space science research”. The first strategic objective is to understand near Earth space environment to protect national space assets. Second one is to define solar activities for safe space development. Third one is to study the origin and evolution of space with space telescope.

□ Key Implementation Plans by Strategies

ㅇ To understand near Earth space environment to protect national space assets: To precisely observe and monitor the changes of near Earth space environment and to do the international joint research and exchange using observation data by upgrading the prediction technology on space environment

ㅇ To define solar activities for safe space development: To participate in the development of coronagraph by international cooperation with NASA and EU and to develop coronagraph for EASCO by NASA independently

ㅇ To study the origin and evolution of space with space telescope : To achieve core space technologies by small space telescope projects with domestic cooperation and to participate in the project developing infrared space telescope for researches on star formation and Galaxy evolution

□ Expectations by Vitalization of Space Science

ㅇ To enhance the national status by making contributions to the expansion of human knowledge such as solving global science issues, international joint use of space observation facilities, and information sharing on space environment

ㅇ To create growth engine for the future by securing knowledge such as space technologies of advanced countries, self-development of domestic space technologies for payload and science satellite, acquisition of new market by industrialization of space technologies, and development of industrial technologies by utilizing and analyzing big data

ㅇ To elevate the quality of the public and cultivate human resources by defending national satellite and telecommunications with core data on space environment, providing the public with trustable space weather prediction service,  spinning off of the space technology to national defence technology, fostering research manpower and groups, and expanding social and cultural creativity with the space topics

ㅇ To improve the rank of research ability of Korea from the 16th at present to the 9th by 2040, the independence of space technology development from  50% at present to 90% by 2040, the precision of space weather prediction from 30% at present to 80% by 2040, and the acquisition of satellite facilities from 10 at present to 30 by 2040.

Ⅲ. Policy Proposal for Development of Space Science Research

□ It is necessary to set up the strategies for space development and the system for systematic budgeting to balance the advancement of space development

ㅇ The portion of space science research should be expanded in space development in order to elevate the competance of national space development and entry to the advanced countries, and follow-up studies specified in the Mid to Long Term Space Development Program should be conducted. Also, new science missions and payload design programs should be created.

□ International cooperation programs based on the global openness in the field of space science should be applied strategically

ㅇ Exclusive organization for the participation in the international cooperation programs and R&D programs should be created to support the projects on the development of core space technologies.

□ Support to the domestic and international researches should be expanded to strengthen the research ability of space science.

ㅇ Systematic support to the industry/academia/institute-oriented cooperation for raising human resources should be reinforced along with the expansion of support to the dissemination of space science research outcome and its popularization.

서 론

제1절 연구 배경 및 목적

○ 우리나라는 우주개발은 국가의 전략적 수요에 따라 위성체 및 발사체의 ‘시스템 확보․획득’중심의 우주개발 전략을 추진하여 짧은 우주개발 역사에도 불구하고‘다목적실용위성시리즈’,‘통신해양기상위성’,‘나로호 성공발사’ 등의 기술적 성과창출

○ 그러나, 체계기술 확보 및 부분품 도입을 통한 기존의 기술중심 전략으로는 핵심기술 확보와 균형적 우주개발에 한계가 있음

○ 기초과학의 거대한 실험실인 우주공간을 대상으로 한 우주과학은 원천지식과 미래도전 극한기술을 성과로 창출함으로써, 범지구적 문제해결, 우주활동 공간의 이해, 고부가가치 우주기술 확보 등 우주개발 선진국 진입을 위한 필수적인 분야임

○ 독자적 우주개발 능력강화를 위한 우주개발중장기계획(’14~’40)에 따른 체계적이고 전략적인 우주과학 활성화를 위한 방향성 및 세부 추진전략 필요

<그림 1> 우주개발중장기계획 중점과제 및 세부추진과제

<표 1> 우주개발중장기계획과 본 과제와의 연계성

세부전략	주요내용	프로그램	본 과제 해당 범위
지구 이온층 및 자기권 연구 강화	∙ 국내 우주자산 보호를 위한 지구 이온층과 자기권 상시 감시체제 구축	∙ 정지궤도위성, 차세대 중·소형위성, 고고도 플랫폼 등 활용	국가 우주자산보호를 위한 근지구 우주환경 이해
	∙ 근지구 우주환경이 위성 및 인체에 미치는 영향 연구	∙ 우주공간 탐사 국제 프로그램에 국내개발 탑재체 참여 (NASA/ESA의 Living with a Star 프로그램) 및 차세대 소형위성 활용
우주기반 태양 관측과 태양 위험 감시시스템 구축	∙ 정지궤도복합위성 및 차세대 중․소형위성 이용 태양관측 탑재체 개발과 국제협력 프로그램 참여를 통한 기반기술 확보	∙ 정지궤도복합위성 2A호의 우주환경 탑재체 개발('17) ∙ NASA 코로나관측기 국제우주 정거장 설치 프로그램 참여('17) ∙ 차세대소형위성용 태양 코로나 관측기 국내주도개발('20)	안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명
우주기반 태양 관측과 태양 위험 감시시스템 구축	∙ 태양활동에 의한 우주환경 변화로부터 위성․항공․통신 등 국가자산을 보호하기 위한 태양위험 감시시스템 구축	∙ 태양흑점 폭발에 따른 X선, 고에너지 입자, 태양풍 등으로 인한 우주전파환경 변화 관측·예경보 체계 고도화('20) ∙ 태양 및 우주환경 감시 광학․전파 네트워크 (한국-미국-터키) 구축('19) 및 극지 우주환경 관측시스템 설치('20, 남극)
우주기원 규명을 위한 심우주 관측 우주 망원경 개발	∙ 차세대소형위성 활용과 우주망원경 국제협력 프로젝트 참여를 통하여 우주망원경 기반기술 확보(~’20)	∙ 차세대소형위성을 이용하여 적외선 우주망원경, 초경량 반사경 소재 기술 확보	우주 망원경을 이용한 우주기원 및 진화 연구
	∙ 차세대중형위성 이용 우주망원경(1m급) 개발을 통해 심우주 탐사 우주망원경 핵심기술 확보 및 우주가속 팽창 등 우주과학 연구(~’30)	∙ 극저온 냉각기술, 태양-지구 중력 균형점(L2, 150만km) 궤도 운영기술, 고정밀 자세제어 연구 및 우주과학 빅 데이터 구축
	∙ 국내 주도 국제협력으로 3m급 심우주탐사 우주망원경을 개발하여 선도적인 빅사이언스 연구(~’40)	∙ 우주가속팽창, 암흑물질, 암흑 에너지 등 우주기원 규명

제2절 연구의 목표와 연구 내용

○ 최종목표 : 우주관측 인프라 확보를 통한 창의적 우주과학연구 활성화 전략 수립

향후 5~10년간 국가 우주과학 우주관측 프로그램 수립

각 분야별 우선순위 및 추진전략 도출

○ 본 연구는 크게 5개의 장으로 구성되어 있으며 각 장의 내용은 다음과 같음

제1장은 서론부분으로 연구의 목적 및 필요성, 연구의 내용 등에 대해 살펴봄

제2장은 우주과학의 정의 및 사회적 역할에 대해 살펴봄

제3장은 국내외 우주과학 정책 및 지원체계, 연구동향을 살펴봄으로써, 현재 우리의 수준 및 시사점을 도출하고자 함

제4장은 우주과학을 활성화하기 위한 비전 및 목표를 제시하며, 이를 달성하기 위한 중점분야를 도출함

제5장은 중점분야별 세부추진계획을 제시함

제6장은 우주과학 활성화를 통한 기대효과를 제시하며,

제7장은 우리나라 우주과학 연구발전을 위한 정책적 제언을 제시함

우주과학의 정의 및 필요성

제1절 우주과학의 정의 및 분류

□ (우주) 생명체가 상주하는 지상의 대기와는 달리 저밀도의 우주입자들만이 존재하는 고진공 상태인 지상 100Km 이상의 공간을 “우주”라고 지칭

○ 지구의 대기는 질소와 산소로 구성된 건조공기(dry air)가 대부분을 차지하며, 미량의 기타 가스 및 수증기로 구성되어 있는 반면, 천체들 사이의 공간은 플라즈마 상태의 수소와 헬륨이 주를 이루고 상태로 그 밖에 뉴트리노, 먼지 등 저밀도의 입자들로 구성

지구의 대기는 중력에 의해 포집되어 있는 가스들이 고도에 따른 중력 및 온도 변화 등에 따라 대기의 밀도가 지표면으로부터 점진적으로 감소하는 변화특성을 보이며, 대기질량의 대부분이 집중되어 있는 지상 20Km 이하의 대류권과 성층권, 중간권, 열권 및 500~1000Km 이상에 존재하는 외기권(Exosphere)으로 구성되어 있음

천체들 사이의 우주공간은 완벽에 가까운 진공의 극저온 상태(2.7 켈빈온도)이며, 플라즈마 상태의 수소와 헬륨 및 광전자, 뉴트리노, 우주먼지, 우주선(Cosmic ray) 등이 존재하는 저밀도의 공간임

○ 지구 대기의 수직적 구성분포 특성상 지구의 대기와 우주를 명확히 구분할 수는 없으나, 일반적으로 국제연합 및 국제항공연맹에서 정의하는 해수면 상공 100Km의 Karman Line을 우주경계면(Edge of Space 또는 Outer Space)으로 인식

항공공학 및 천문항행 연구자인 Karman은 1950년대에
항공역학의 적용한계 고도를 계산하였으며, 대기밀도에 의한 양력발생의 한계치를 계산하는 방법으로 우주의 경계면을 100Km 주변으로 제시

국제엽합 및 국제우주법에 따르면 우주경계면(Karman line) 이상의 고도에서는 영공에 대한 개념이 없이 모든 나라들이 자유롭게 탐사 및 활용할 수 있으며, 특히 평화로운 활용과 무기사용 및 개발을 금지하는 국제협력의 공간임

이 밖에 NASA는 대기의 저항을 무시할 수 있는 고도 122Km를 궤도 재진입 고도로 설정하고 있으며, 미국에서는 80Km 이상의 고도를 비행한 사람을 우주인으로 간주하고 있음

□ 광의의 우주과학

○ 우주의 탄생과 진화 및 천체에 대한 연구를 수행하는 천문학은 물론 우주시대에 새롭게 등장한 천체항행 및 우주생물학 등의 융합학문을 포함하는 우주과학은 지구의 우주경계면 밖에 존재하는 모든 대상에 대한 탐구와 관련된 과학기술을 통칭함

○ 지상기반의 관측 인프라를 활용한 전통적인 연구방법을 포함하여 우주망원경 등  지난 수 십년간 인류가 이룩한 과학기술 분야 성과들과의 융합을 통해 급격하게 발전한 천문학은 우주과학의 대표적인 연구분야임

우주시대의 천문학은 다양한 관측기술을 통해 기존의 연구 분야를 보다 다양하게 확장할 수 있었으며, 물리학 및 수학 등 기초과학의 발전과 함께 우주의 탄생과 진화에 대한 인류의 의문에 매우 가깝게 접근해가고 있음

○ 우주시대를 맞아 인공위성을 이용한 근지구 환경연구와 우주망원경을 활용한 천문학 연구, 탐사선을 이용한 행성 및 소행성 등에 대한 심도 있는 연구가 가능해짐에 따라 이와 관련된 천체항행(Astronautics)분야도 우주과학에 포함

○ 또한, 우주 관련학문과의 연계를 통해 등장한 우주생물학, 우주화학, 천체물리학, 천체동역학, 미소중력연구, 우주생명과학 등 우주관련 융합학문분야도 넓은 의미의 우주과학의 범주에 포함

□ (우주연구) 우주 자체가 연구대상인 우주과학의 개념과는 달리 우주연구는 우주에서 운용되는 장비들을 이용하는 모든 과학적 연구들을 통칭함

○ 우주의 평화적 활용시대를 맞이하여 다양한 과학기술 분야에서 인공위성, 우주정거장, 탐사선 등에 탑재된 우주장비들을 이용하여 해당 분야의 획기적인 과학적 발견과 새로운 연구영역의 창출, 관련 기술의 급속한 발전을 이룩함

지구 대기권에서 운영되는 벌룬 및 사운딩 로켓과 우주정거장을 포함한 지구궤도상의 인공위성 및 심우주 탐사선에서 운용되는 다양한 과학기술적 장비들을 활용하는 우주연구는 우주 자체에 대한 연구 분야인 우주과학 및 우주탐사를 비롯하여 지구과학, 재료과학, 생명과학, 의학 및 물리학 등이 포함됨

○ 2차 세계대전 직후 발전된 로켓기술을 이용한 근지구 우주공간에 대한 과학 연구 프로그램을 시작으로, 반-알렌 벨트를 발견한 미국의 Explorer 1호와 달 탐사선인 Lunar 3호의 성공을 통해 위성 기반의 우주연구가 활성화되기 시작함

V-2 로켓을 이용한 최초의 과학로켓 프로그램(1948~1949)은 태양으로 오는 X선 관측에 성공하였으며, 오로라와 이온층 및 자기권 등 상층대기의 연구에도 활용되어 우주물리(Space Physics)의 탄생에 커다란 영향을 미침

위성기반의 관측장비 및 달 탐사선에 의한 우주과학의 비약적 발전과 더불어 유인 우주비행 및 행성탐사, 우주정거장(Skytlab 등) 등은 새로운 융복합 학문들을 탄생시키며 우주연구라는 커다란 학문분야를 이루게 됨

○ UN/UNESCO 산하의 국제우주연구위원회(COSPAR)는 우주연구 관련 과학단체 및 연구자들로 구성된 국제적인 학술조직으로서, 8개의 과학 위원회와 11개의 협의체를 가지고 정기총회와 콜롬퀴움, 세미나 개최 등의 활동을 수행하고 있음

COSPAR 과학위원회는 지표면 및 기상/기후 연구 (Scientific Commission A), 태양계 행성 및 소천체 연구(SC-B),  지구 및 행성의 상층대기(SC-C), 자기권을 포함한 태양계 플라즈마 연구(SC-D), 우주기반의 천체물리학(SC-E), 우주생명과학(SC-F), 재료과학(SC-G)과 기초물리학(SC-H)으로 구성

□ 협의의 우주과학

○ 천문학, 물리학 및 항공우주공학 등 다양한 분야와 연계되어 있는 우주과학의 특성과 국내 연구역량을 고려하여 본 연구에서는 다음과 같이 일부 우주과학 관련분야에 대해 제한적으로 범위를 축소함

우주망원경을 이용한 우주천문학은 천문학 발전에 획기적 전기를 제공하였으며, 지상 관측시설을 이용하는 천문학과는 별개로 우주연구의 한 분야로 다루어지고 있어 본 연구에서는 우주천문학만을 우주과학의 범주안에 고려

유인 우주탐사 및 우주정거장 활용등 유인 우주활동에 따라 새롭게 등장한 우주연구 분야인 우주생명공학 및 미소중력 연구 등은 그 연구대상이 우주 자체보다는 인류의 우주활동에 따라 인위적으로 만들어진 환경과 관련되어 있으므로 본 연구의 범위에서 제외

○ 따라서, 본 연구에서 다루고 있는 협의의 우주과학은 ‘근지구 우주공간과  태양, 행성계에 대한 연구 및 우주기반의 관측을 통한 별, 은하, 우주, 그리고 그 기원에 대해 연구하는 다학제간 학문’이라고 정의함.

<그림 2> 우주과학 연구분야 및 활용분야

□ 우주과학의 분류

○ 본 연구에서는 우주과학에 관한 체계적인 조사, 분석을 위해서 관련 국제기구인 국제우주연구위원회(COSPAR)의 분류체계를 국내 연구 환경에 맞게 수정, 4개의 대분류와 8개의 소분류 체계로 전개함

○ 전개 기준

1차 분류 : COSPAR 우주과학 분류 기준을 국내 우주과학 연구 환경에 맞게 수정하여 4개의 기본 추진영역별 1차 분류 전개

2차 분류 : 1차 분류의 목적기능 달성에 필요한 구성변수를 중심으로 2차 분류 전개

○ 전개 결과 : 대상에 따라 4개 1차 분류, 8개의 2차 분류로 전개된 세부 분류체계 도출

○ 연구내용 분석 : 개념, 주요 내용, 요소기술, 선행, 후행, 연계 연구, 연구수준 및 독자개발 가능성, 전문 연구집단 등을 중심으로 분류수준별 정의서 분석 및 작성

○ 본 연구를 통해 분류한 1차 분류의 내용은 아래와 같음

SC A: 지구-달 계, 행성 및 태양계 소행성(Earth-Moon System, Planets and Small Bodies of the Solar System)

SC B: 지구 상층대기와 행성대기(Upper Atmosphere of the Earth and Planets including Reference Atmospheres)

SC C: 행성 자기권을 포함한 태양계 내 우주플라즈마(Space Plasma in the Solar System, including Planetary Magnetosphere)

SC D: 우주관측을 활용한 천체물리학(Astrophysics from Space)

구분	1차 분류	2차 분류
A	지구-달 계, 행성 및 태양계 소행성 Earth-Moon System, Planets and Small Bodies of the Solar System	A1. 우주측지 및 지구역학 Space Geodesy and Geodynamics
		A2. 달과학, 태양계 소천체 Lunar Science, Small Bodies in the Solar System
B	지구의 상층대기와 행성대기 Upper Atmosphere of the Earth and Planets including Reference Atmospheres	B1. 지구의 상층대기와 전리층 Earth’s Upper Atmosphere and Ionosphere
		B2. 행성대기 Planetary Atmosphere
C	행성 자기권을 포함한 태양계 내 우주플라즈마 Space Plasma in the Solar System, including Planetary Magnetosphere	C1. 태양 및 지구자기권 The Sun, the Heliosphere and the Earth’s Magnetosphere
		D1. 별과 우리은하에 대한 천체물리학 Stellar(Galactic) Astrophysics
D	우주관측 기반 천체물리학 Astrophysics from Space	D2. 성간물질에 대한 천체물리학 Astrophysics of Interstellar Medium
		D3. 외부은하에 대한 천체물리학 Extragalactic Astrophysics

<표2> 우주과학 분류체계

제2절 우주과학의 필요성

○ 우주과학은 인류의 호기심을 충족시키는데 그치지 않고 관련 기술과 산업 발전과 함께 실생활에 커다란 영향을 끼치고 있음

○ 우주과학의 성과는 원천지식과 미래도전 극한기술로써, 기술 특성상 산업화를 위한 시간이 많이 소요되는 반면 그 파급효과는 매우 큼

의학 : 화상재구성 기법은 컴퓨터 단층촬영(CAT)과 자기공명 영상촬영(MRI), 양전자방출촬영(PET)과 같은 의료영상 분석과 진단에 핵심적으로 활용되며, 허블우주망원경(HST) 영상분광촬영기(STIS) 관련 기술은 유방암 진단에, 우주망원경 시험용 청정시설은 병원 수술실에 이용되고 있음

산업 : 화상처리 기법은 자동차 충돌실험과 항공기 구조실험에 활용되며, 4세대 컴퓨터 언어는 차량 엔진 시험과 필름 품질관리에, 안테나 경면조정에 쓰인 레이저홀로그램 기술은 통신 안테나 경면조정에, 저잡음 검출기 기술은 자원탐사와 원격탐사에 활용되고 있음. 이 밖에 X-선 우주망원경의 검출기 기술은 공항 수하물검색대 설계, 제작에 이용됨

국방과학 : 항성관측, 항성대기 모델은 로켓과 탄도무기에 의한 분출 화염과 천체를 구분하는데 활용될 뿐 아니라, 적외선 검출기 기술은 무인정찰기는 물론, Keyhole-11과 같은 정찰위성 카메라에 적용됨. 감마선과 X-선 검출기 기술은 핵실험 감시와 군사위성에, 퀘이사 관측은 군용 항해술에, 거울 제작기술, 능동 광학계 기술 등은 지상, 위성용 초경량 카메라에 활용되고 있음

환경 : 밀리미터파 분광기술은 오존결핍 연구에, 행성대기 모델은 지구종관모형 구축과 생태계 연구에, 태양지진과 항성지진 연구는 지구 온난화 연구에 활용되고 있음. 또한 태양 흑점과 플레어 연구, 그리고 태양에 대한 가시광, 자외선, X-선 연구는 지상, 위성통신, 위성운용, 군사 활동 등과 같은 다양한 분야에 활용되고 있음

자원과 에너지: 적외선 우주망원경에 활용되는 특수소재는 태양 전지판에, 항성 내부에서 일어나는 핵융합 반응은 핵융합로의 설계, 제작에 활용되며, 소행성에 다량 함유된 것으로 알려진 각종 금속과 희토류 원소는 미래 자원으로 활용가치가 크다고 평가되고 있음

<표 3> 우주과학 기술의 사회적 파급효과

분야	우주과학 관련 기술		사회적 파급효과
의학	∙ 화상 재구성 기법 ∙ 화상처리 소프트웨어 ∙ 마이크로웨이브 수신기 기술 ∙ 시험용 청정실 ∙ X-선 천체검출기		∙ 컴퓨터 단층촬영, 자기공명 영상촬영 등에 응용 ∙ 유방암 진단에 활용, 병원 수술실, 의료용 X-선 촬영기
산업	∙ 화상처리 소프트웨어, 컴퓨터 언어 ∙ 안타네 경면조정용 홀로그래피 ∙ 저잡음 수신기 기술 ∙ X-선 검출기 기술		∙ 자동차 충돌, 엔진 시험, 품질관리 등 ∙ 상용 통신기술 ∙ 자원탐사, 원격탐사 분야 활용 ∙ 공항수화물 검색대
국방 과학	∙ 항성관측 및 항성대기 모델연구 ∙ 적외선 검출기 기술 ∙ 감마선, X-선 검출기 ∙ 퀘이사 및 먼 은하관측 ∙ 반사경 제작기술, 능동광학계, 화상처리 알고리즘		∙ 천체와 위성, 로켓,탄도무기에 의한 분출화염 구별 ∙ 핵실험 모니터, 군사위성에 활용 ∙ 민간 및 군용 항해술에 사용 ∙ 고해상 카메라 제작에 활용
환경	∙ 밀리미터파를 이용한 천체관측 ∙ 행성대기 모델 연구 ∙ 태양 및 별들의 흑점, 플레어 연구 ∙ 태양에 대한 가시광, 자외선, X-선 데이터		∙ 지구의 오존 결핍(ozone depletion) 연구 ∙ 지구종관모형 연구 및 생태계 보존 ∙ 지구 기상변화 연구에 활용 ∙ 통신두절 예보 등에 활용
자원과 에너지	∙ 적외선 우주망원경용으로 개발된 특수소재 ∙ 우주선입자, 태양플레어, 항성내부의 핵융합 반응 ∙ 소행성 분광관측 및 시료채취		∙ 태양전지판 설계 시 이용 ∙ 핵융합로 설계시 반영 ∙ 미래 자원(희귀금속, 희토류 원소 외)

○ 임무기반의 위성개발 패러다임 변화를 위한 우주과학분야 정책연구로서, 우주과학분야 활성화 뿐 아니라 우주개발중장기계획 상 전략과제와도 연계되어 성공적인 우주개발중장기계획 추진에 기반이 됨

<표 4> 우주개발중장기계획 및 타 정책과제와의 연계성

중점목표	세부추진과제	우주개발중장기계획 관련 과제	관련 정책과제명
우주자산보호를 위한 근지구 우주환경 이해	근지구 우주환경 감시전용 차세대 소형위성개발 국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보	수요자 중심의 위성정보 활용 서비스 강화 국가 위성정보 활용 지원 시스템 및 인프라 구축 우주위험 대응 우주감시 시스템 구축 우주기술 융·복합 활성화 우주개발 인력양성 및 우주문화 확산 우주개발 국제협력 강화	우주전파환경 변화에 따른 고출력 전자파 피해 대책 연구 창조경제 실현을 위한 우주기술 산업화 전략 등
안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명	국제우주정거장을 활용한 차세대코로나그래프 핵심기술확보 중력안정점 L5용 국제공동 태양탐사선 개발 및 관측 참여 국내중형위성을 활용한 태양활동연구	국가 위성정보 활용 지원 시스템 및 인프라 구축 산업체 역할 확대 및 경쟁력 강화 우주개발 인력양성 및 우주문화 확산 우주위험 대응 우주감시 시스템 구축 우주기술 융·복합 활성화 우주개발 국제협력 강화	위성공동개발 활용을 위한 국제협력 전략에 관한 연구 2013년 천문우주 국제화 협력사업 등
우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화연구	차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술ㅎ	국제협력기반의 심우주 탐사 추진 우주 원천·핵심기술 강화 및 미래 기반기술 개발 우주기술 융·복합 활성화 우주개발 국제협력 강화	한미 우주협력 중심 국제협력 전략 및 로드맵 수립 등

○ 우주과학에 대한 정부 및 민간, 군, 학계 등 다양한 사회적 수요 발생

<표 5> 우주과학 사회적 수요

사회적 수요		⇨	전략분야
정부 및 민간	항공 극항로비행에 따른 우주방사선 피폭 저감 위성항법시스템 정확도 향상 우주기상 및 통신 서비스 안정화 국가우주자산 보호를 위한 저궤도 우주환경 정보		근지구 우주환경 이해
군	미사일 정확도 향상을 위한 전리권환경분석 군 전파교란 대응기술 개발 적외선 영상정보획득 및 자료처리		태양활동 규명
학계	인력양성을 위한 연구인프라 핵융합연구를 위한 원천지식 우주탐사를 위한 우주환경정보 제공		우주기원 및 진화연구

국내‧외 우주과학 현황 및 시사점

제1절 우주과학 정책동향 및 지원체계

□ 미국

□ 新국가우주정책(’10.6), New World, New Horizon(’12~’21), NASA 우주전략계획 등 우주에 대한 과학적 이해 확장을 국가 우주개발의 중요 프로그램 중 하나로 선정하여 추진중임

○ 미국이 우주과학 및 탐사 분야에서 집중하고 있는 부분은 무인 화성 탐사로, 궁극적 목적인 유인 탐사를 위해 선제적으로 무인 탐사선을 보내 화성의 환경을 분석하고 있음

□ 주요계획

○ New World, New Horizons (2012~2021)

미국 학술원(US National Academies)은 우주과학 분야의 향후 10년간 연구비 투자를 원하는 거대 프로젝트의 우선순위를 정하는 계획을 담은 ‘New World, New Horizons’보고서를 2년의 동안 조사하여 완료함

이 보고서 및 권고 프로젝트 목록은 항공우주국(NASA)나 미 국립과학제단(NSF) 등의 연구비 지원기관은 물론 과학예산 전반을 관장하는 의회에게도 중요한 자료가 됨

○ NASA의 우주전략 계획 (2011)

태양계에서의 인류의 행동영역을 유지, 확장

인류가 거주하고 있는 지구와 우주의 과학적 이해를 확장

미래의 탐험, 과학, 경제에 쓰일 새로운 혁신적 우주기술을 창조

항공분야 연구의 발전을 통하여 사회적 이익에 공헌

NASA의 항공 및 우주 활동을 위한 프로그램과 제도를 확립

NASA를 일반인, 교육자 및 학생들과 공유

□ 주요 프로그램

○ 미국 학술원(US National Academies)은 ‘Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics’를 위한 향후 10년 간의 거대 프로젝트 우선순위 보고서를 완성함. 이 보고서는 2012년부터 2021년까지의 10년 동안 천문우주과학에 대한 광범위하며 통합적인 계획과, 2022년부터 2031년까지의 발전 계획을 제시함

□ 과학 프로그램 선발절차

진행단계		진행단계 설명	주체
연구제안서 접수 및 1차 평가		양식준수, 기재사항, 과학/기술/관리 계획, 예산사항 등 평가	NASA
제안서 검토 및 선정	평가 위원 조직	제안서 평가를 위한 분야별 전문가 위원회 조직	프로그램 관리자
	과학적·기술적 측면평가	동료평가 실시	동료평가단 프로그램 관리자
	개별 제안서에 대한 권고사항 작성	동료평가 내용을 바탕으로 작성됨	프로그램 관리자
	1차 제안서 선발	권고사항을 바탕으로 선발	프로그램 선발단
	2차 제안서 재선발	연구자 요청에 따라 진행여부 결정	NASA
선발결과 통보 및 공고			NASA

○ 특징

연간 총 예산 86% 가량을 선정된 과학연구에 투자하며, 과학적 임무를 중심으로 과제 선정

선정기준 및 절차는 연방조달규정(Federal Acquisition Regulation, FAR)을 준수하며, 실제적인 평가는 이해관계에 해당하지 않은 동료 평가에 의해 이루어진 후 미 항공우주국 선정단에 의해 최종 선발됨

선정결과의 발표는 연구제안서 제출 후 연방 재정법에 의해 투자자금이 확정된 뒤이므로 최소 250일 가량이 소요됨

□ 유럽(ESA)

□ 유럽 우주활동의 독립성과 국제적 역할 수행, 방어를 위한 과학적인 목적의 우주계획, 안보와 국방수요 충족 등을 위한 단일화된 ‘유럽우주 프로그램(European Space Program)’을 마련함

○ 현재까지의 성공이후 European Space Agency는 “현재 어디에 있는가?”하는 과학적 의문을 해결하기 위해, 차기단계 연구개발 10가지 도전분야를 설정하였음

항법위성, 재 사용가능한 발사체, 나노위성, 시장참여 확대, 기상통제, 우주의 충격현상 예측 및 완화, 우주과학의 발전, 순수물질과 에너지, 로봇과 인간사업, Ariane 사업의 업그레이드

□ 주요계획

○ 유럽우주청은 우주과학장기계획(Cosmic Vision 2015~2025) 및 우주과학 분야 중점목표를 설정함

초고에너지의 우주 대상에 대한 이해

은하의 형성과 진화에 대한 이해

항성과 행성의 근원, 진화에 대한 이해

태양계 형성에 대한 이해

□ 주요 프로그램 (Cosmic Vision 2015-2025)

○ 이 장기계획의 주제는 크게 행성과 생명, 태양계, 우주 근본 물리법칙, 우주기원 등 4개로 분류하고 각 테마별로 M(Medium)급 임무와 국제협력을 통한 보다 큰 임무인 L(Large)급 임무로 구분함

□ 과학 프로그램 선발절차

진행단계			진행단계 설명	주체
사업공고			연구 범위 및 연구비 규모에 따라 소형, 중형, 대형미션으로 분류하여 사업 공고	ESA
제출안 평가	1차 선발		각 미션당 3-4개의 제출안 선발	과학자문위원회 및 기술자
	타당성 조사		전문가가 1년 여간 각 제출안의 실행가능성 조사 착수, 2-3개의 미션 선발	동시설계단 (Concurrent Design Facility)
중간선발 및 선발미션 관리	중형	평가분석	미션 당 두 산업체와 계약 후 산업성 평가 진행	연구관리자
		정의 및 구현	과학적 우수성 및 평가결과를 바탕으로 최종 미션 선발	과학자문위원회
	대형	기술성 평가	프로그램 및 재정적 부담을 반영한 기술개발계획 수립	연구관리자
		정의 및 구현	산업성 평가 및 과학적 우수성을 바탕으로 최종 미션 선발	과학자문위원회
* 선발된 미션은 관리단계를 거쳐 실제 수행시기까지 규모에 따라 소형 5년, 중형 5-8년, 대형 10년 가량 소요됨

○ 특징

과학 프로그램의 특징을 반영한 평가체계 과학적 측면과 기술적 측면을 고려하여 평가 진행

중형 및 대형 미션 선정은 평가 및 분석을 통해 세 개의 미션을 선정한  후 제시된 과정을 통해 최종 프로젝트를 선발

□ 일본

□ 국가의 국제적 지위와 존립기반을 확보하고자 인공위성과 우주수송시스템을 필요시에 독자적으로 우주공간에 쏘아 올리는 기술을 개발하며, 이를 위해 기술의 확보 및 개발에 중점을 두고 있음. 현재 일본은 달 유인과학기지 건설 및 태양계 탐사와 은하계 관측기술 계획을 지속적으로 추진하고 있음

□ 주요계획

○ 2025년까지의 우주개발 장기 비전을 통해 모든 파장대의 우주관측을 목표로 하고 있으며, 우주의 역사와 구조 규명, 천체물리 연구 및 우주론을 우주과학의 주요 연구 목적으로 제시

□ 주요 프로그램

○ 일본이 강력한 국제경쟁력을 갖고 있는 분야인 우주탐사 및 우주과학분야를 위한 ASTRO-H(X-ray), SPICA(적외선)과 같은 우주과학 프로젝트들을 수행 및 계획 중임

○ 기초연구를 비롯한 우주활용과 우주과학 분야와 관련해서, 국제 우주정거장 (ISS) 일본 실험모듈인 JEM (Japanese Experiment Module) 모듈에서 실행될 미소중력 (microgravity) 환경 하에서의 지상기반 연구를 진행하고 있음

□ 과학 프로그램 선발절차

진행단계		진행단계 설명	주체
소위원회의 사업 설계 및 제안		사업 연구 대상, 과학적 필요성, 연구 수행 가능성 연구	운영위원회 소속 소위원회
평가단계	1단계 평가	과학적 우선순위, 기술 및 경제적 실현 가능성, 연구수행그룹 수준 평가	상임위원회
	2단계 평가	예산 및 연구기간 평가	연구개발 자문위원회
선발 여부를 정부에 보고		연구수행 및 예산 승인을 위한 보고 집행
최종 결과 공고

○ 특징

내외부인사 30여명으로 구성된 소위원회가 프로젝트를 평가함

연구그룹의 연구수행을 위한 재정적 지원은 없으나 향후 기술개발을 위한 재정은 기본예산에 포함됨

전년도 6월까지 정부의 승인을 받은 프로젝트만이 당해년도에 연구 수행 가능

선정된 프로젝트의 관리는 조직 내 과학자 혹은 기술자가 담당함

□ 러시아

□ 러시아의 우주과학은 러시아 연방 우주국(RAS)이 수립하는 연방 우주 프로그램 10년 계획을 기초로 수행됨

○ 2010년~2020년까지의 10년 계획으로 제시된 연방 우주 프로그램은 라그랑주점에 우주기지 유치, 독자 위성항법시스템 구축, 국제우주정거장 설치, 심우주탐사선, 발사체 기술 향상, 중형 발사체 개발, 소유즈 미션 진행을 포함하고 있음

□ 주요계획

○ 근지구 우주프로그램을 구성하여 달 및 화성탐사를 미래 러시아 우주 프로그램의 방향으로 설정함. 유인우주선, 화성화물선, 달궤도정거장, 이착륙선 개발 및 재사용 가능한 달기지 건설 등의 프로그램 수행을 위하여 2020년부터 2050년까지 총 142조 달러를 투자할 계획이나 구체적인 전략 및 단계는 비공개함

□ 주요 프로그램

○ 러시아가 추진, 계획하고 있는 우주과학 프로그램은 ESA, NASA, DLR, CNES, ASI 등 국외 기관과의 공동 프로그램의 형태로 수행되고 있음

□ 중국

□ 중국정부의 우주 정책 방향은 다음과 같음

장기적이고 지속가능한 우주개발 및 활동을 위한 정책 고수

독립성을 기반으로 한 신뢰성, 혁신성의 원칙을 기반으로 국제협력관계를 장려

국가경쟁력을 강화하기 위하여 소수의 핵심 분야에 돌파구 마련

우주활동에 관한 사회경제적 보상을 강화하여 기술진보에 동기를 부여

중장기개발과 단기개발의 동시진행, 우주선기술과 지상의 관측기기의 동시개발 등 사업 통합계획 준수

□ 주요계획

○ 2050 우주과학기술 로드맵’,‘중대형 우주과학 개발 장기 계획’, ‘천문우주 중장기 개발 전략’,‘2011-2016 중국 우주국 우주과학 계획’ 등 많은 우주과학 프로그램 계획들이 수립되어, 최근 전략적으로 우주개발에 집중투자하고 있음

Black Hole Probe Programme(BHP), Portraits of Astrophysical Objects Programme(PAO), Dark Matter Detection Programme (DMD), X-ray Timing and Polarization(XTP) satellite

□ 주요 프로그램

○ 중국이 계획·추진 중인 미래 우주과학 프로그램들은 다음과 같음

Black Hole Probe Programme (BHP): 블랙홀 과 고에너지 천체물리를 연구 프로젝트. Hard X-ray Modulation Telescope (HXMT) 위성, 우주 변광물체 모니터 (Space Variable Objects Monitor, SVOM) 위성, 그리고 Gamma-ray Burst Polarization (POLAR) 실험장비를 2020년에 발사 계획중인 중국의 유인 우주정거장에 진입시키는 것을 최종 목표로 하고 있음

Portraits of Astrophysical Objects Programme (PAO): Submillimeter Space VLBI (Very Long Baseline Interferometer)로서 지구 전영역에서의 천체 지도 작성 추진함

Dark Matter Detection Programme (DMD): 천문학의 난제인 암흑 물질 및 암흑 에너지 규명을 위하여 Dark matter particle detection 위성 및 실험장비를 2020년에 발사예정인 중국의 유인 우주정거장에 설치

X-ray Timing and Polarization (XTP) satellite: 2020년에 발사 예정으로 Soft X-ray 와 hard X-ray array 망원경 장착 예정

□ 인도

□ 2004년 인도과학아카데미(Indian Academy of Science)에서 발족한 위원회에 의해 “천문우주 비전 보고서 (Decadal Vision Document for Astronomy and Astrophysics)”가 발간됨.

○ 인도의 우주과학은 현재 대형 우주과학 프로젝트의 경우 다국적 협력에 참여하고, 자체적으로는 소형 위주의 프로젝트를 주도하는 전략을 갖고 있음

□ 주요계획

○ 인도는 찬드라얀의 발사 성공에 따라 미국, 러시아 등이 주도하는 세계 위성 발사체 시장에 본격 참여 추진 중으로 차세대 위성, 발사체, 발사용 로켓 및 우주선을 개발 중임

□ 주요 프로그램

○ 태양계 행성 탐사를 위한 찬드라얀 2호 (Chandrayaan-2) 와 다파장 채널의 ASTROSAT 프로젝트 계획 중임. ISRO는 2013년 독자적으로 개발한 엔진을 장착한 정지궤도발사체 GSLV로켓을 이용해 GSAT-14 통신위성 발사에 성공하였고, 인도의 두 번째 무인 달 탐사 임무인 찬드라얀 2호의 2016년 발사를 위하여 러시아와 협력 추진하고 있음. 2호 임무에서는 달착륙선과 달 표면 탐사차량인 로버(rover)로 구성되며, 달 탐사 우주선은 인도가 개발하고 달착륙선과 로봇탐사 차량은 러시아가 개발함. 향후 2020년대에 유인 우주선을 발사할 계획중임

○ 현재 계획 중인 우주과학 프로젝트로는 태양 코로나의 가시광선 및 근적외선 영역 관측을 위한 Aditya-1 과 X-ray polarization 측정을 위한 소형 위성인 Thomson X-ray Polarimeter가 있음

<표6> 주요국의 우주정책

국가	문서명	발표시기
미국	National Space Policy	2010.6.
	NASA Strategic Plan (2011~2021)	2011.2.
러시아	Federal Space Program (2006~2015)	2012(수정)
	Space Activities of Russia in 2013-2020	2012.12.
	Principles of State Policy on Russian Space Activities up to 2030 and beyond	2013.4.
유럽	European Space Policy	2007.5.
	Towards a Space Strategy for EU that benefits its Citizens	2011.4.
	EU Space Industrial Policy	2013.2.
	ESA Long-Term Plan 2013~2022	(예정)
프랑스	French Space Strategy	2012.3.
이태리	ASI Strategic Vision 2010-2020	2010.12.
	ASI 3개년 계획 (2013~2015)	2012
영국	UK Space Agency Civil Space Strategy	2012.1.
	UK Space Innovation and Growth Strategy 2010-2030	2010.2.
일본	우주기본계획 (2013~2017)	2013.1.
	JAXA 중기 목표 및 계획 (2013~2018)	2013.4.
중국	JAXA 중기 목표 및 계획 (2013~2018)	2011.3.
	우주활동 백서	2011.12.
	우주과학‧기술 로드맵 2050	2009.6.
인도	Space Vision 2025	-
	Twelfth 5-Year Plan (2012~2017)	2012.10.
한국	제2차 우주개발진흥기본계획 (2012~2016)	2011.12.
	우주개발 중장기 계획	2013. 11.

<표7> 주요 우주개발 선진국들의 우주과학 프로그램

국가	구분	내용
미국	대규모 우주과학 프로그램	∙ Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) ∙ An Augmented Astrophysics Explorer Program ∙ Laser Interferometer Space Antenna (LISA) ∙ International X-ray Observatory (IXO)
	중규모 우주과학 프로그램	∙ New Worlds Technology Development Program ∙ Inflation Probe Technology Development Program
	소규모 우주과학 프로그램	∙ Background-limited Submillimeter on SPICA
EU	M Class 우주과학 프로그램	∙ Euclid ∙ Plato ∙ Solar Orbiter
	L Class 우주과학 프로그램	∙ EJSM/Laplace ∙ TSSM/Tandem
러시아	천체물리	∙ Resurs-DK/Pamela(2006 부터 운영) ∙ Lomonosov (2012) ∙ Resonance (2013)
	우주관측	∙ Spectrum-Radioastron (2011), Spectrum-Ultraviolet (2014) ∙ Spectrum-Roentgen-Gamma (2013), Gamma-400 (2015년 이후) ∙ Millimetron (2015년 이후)
	태양연구	∙ Interhelioprobe (2015년 이후)
일본		∙ Astro-H ∙ SPICA
인도		∙ Chandrayaan-2 ∙ ASTROSAT

제2절 우주과학 투자동향

□ 세계 우주분야 투자현황

○ 2012년 세계 우주개발 분야의 예산 투자는 729억 달러로, 2000년 예산 374억 달러에 비해 두 배로 증가하였으며, 우주 분야에 투자한 국가도 2006년 42개국에서 총 57개 국가로 증가하고 있는 등 전 세계적으로 우주개발예산 및 참여국이 지속적으로 증가하고 있는 추세임

○ 우주 예산규모별 국가를 분류해보면 10억불 이상 우주개발에 투자하고 있는 국가는 미국, 러시아, 일본, 중국, 프랑스, EU, 독일, 인도 등의 8개 국가임

북미대륙 및 유럽 국가들의 우주개발 예산은 세계 우주예산 대비 72.6%를 차지하여 우주분야에서 주요 선진국의 지배력이 큼을 알 수 있음

이는 모든 G20 국가가 우주 관련 프로그램을 가지고 있으며, 우주개발역량에 따라 국가 위상을 나타내는 중요한 척도로서 각 국이 우위선점을 위해 전략적으로 우주분야 투자를 확대 중임

<표8> 우주예산 규모별 국가분류

(출처 : 최남미 외, 항공우주산업기술동향 (2013))

Tier 1(10억 달러 이상)	Tier 2(1~10억 달러)	Tier 3(1억 달러 이하)
미국, 러시아, 일본, 중국, 프랑스, EU, 독일, 인도	이탈리아, 영국, 캐나다, 스페인, 호주, 벨기에, 아랍에미리트, 브라질, 카자흐스탄, 멕시코, 터키, 대한민국, 이스라엘, 아르헨티나, 스웨덴, 노르웨이, 이란, 우크라이나, 네덜란드	아제르바이잔, 라오스, 남아프라카공화국, 볼리비아, 핀란드, 대만, 벨라루스, 나이지리아, 알제리, 인도네시아, 파키스타, 그리스, 루마니아, 앙골라, 말레이시아, 투르크메니스탄, 베네수엘라, 칠레

○ 우주개발 주요 선진국들의 GDP대비 우주개발 투자 비율을 비교해보면, 대부분 대략 0.02~0.1% 비중을 차지함. 한국은 우주예산이 GDP 대비 차지하는 비중이 0.017%로 GDP대비 우주분야에 비교적 적은 비율로 투자하고 있음

<표9> 주요국의 전체 GDP대비 우주분야 투자 비율 비교 (2012년 기준)

국가	우주예산(백만불)	우주예산/GDP비중(%)
미국	42,689	0.283
러시아	8,597	0.440
일본	3,669	0.062
중국	3,432	0.042
프랑스	2,780	0.108
EU	1,679	-
독일	1,607	0.048
인도	1,259	0.065
이탈리아	971	0.049
영국	649	0.027
한국	194.33	0.017

(출처 :  2012 Euroconsult Government Space Markets)

<표10> GDP대비 우주예산에 따른 국가분류 (2012년 기준)

GDP 대비 우주예산 비율	국가
0.1% 이상	라오스, 러시아, 볼리비아, 미국, 아제르바이잔, 카자흐스탄, 프랑스
0.05% ~ 0.1%	베라루스, 아랍에미리트, 인도, 이스라엘, 일본, 우크라이나, 벨기에, 투르크메니스탄
0.02% ~ 0.05%	이탈리아, 독일, 중국, 캐나다, 아르헨티나, 스페인, 영국, 알제리, 핀란드, 스웨덴, 영국, 알제리, 핀란드, 스웨덴, 이란, 터키, 노르웨이, 호주, 남아프라카 공화국, 멕시코, 나이지리아
0.02% 이하	대한민국, 앙골라, 타이완, 네덜란드, 파키스탄, 루마니아, 그리스, 브라질, 말레이시아, 인도네시아

○ 주요국의 우주과학 연구기관의 우주개발 예산 중 우주과학에 대한 투자는 장기계획에 따라 안정된 비율로 대부분이 10%~20%대를 유지하는 반면에 우리나라 전체 우주과학 투자비율은 2.0%를 차지하여 우주과학 분야에 대한 투자가 미비함

<표11> 주요국의 우주과학 연구기관별 투자 비율 비교 (2013년 기준)

(단위 : 억원, 1$ 환율 1,017원 기준)

구분	미국(NASA)	유럽(ESA)	일본(JAXA)	한국(KASI)
우주개발전체	180,209	59,351	16,226	3,372
우주과학	49,969	7,039	2,496	65
우주과학 투자비율	28%	12%	15%	2%

□ 주요국의 우주과학 관련 투자동향

□ 미국

○ 항공우주국(NASA)은 유인탐사를 위해 국제우주정거장의 설립 완료 및 우주탐사에 초점을 둔 유인우주비행과 우주과학, 우주탐사 등 균형적인 우주 프로그램 개발 및 추진을 위한 2013년도 NASA의 총 예산은 177억1,100만 달러로 편성됨

○ 과학임무 분야(Science Mission Directorate) : 지구과학, 행성과학, 천체물리, 제임스 웹 우주망원경, 태양물리의 5대 분야에 총 49억1,100만 달러 편성됨

지구과학 분야의 총 예산은 17.84억 달러로 전년대비 1.3% 증가함.

∙ 기후변화 모델 구축, 일기예보의 정확성 향상을 위한 위성 2기 발사 및 새로운 위성 개발, 기존의 위성 15기 운용 등 6개의 하위 프로그램으로 구성

행성과학 분야의 총예산은 11.92억 달러로 전년대비 21% 감소

∙ 2016년에 발사하는 OSIRIS-REx호, 소행성 감시 프로그램 강화, 화성 탐사선 및 화성 탐사 로봇 개발 등 7개 분야에 전년대비 3.09억 달러 감소 편성

천체물리 분야의 총예산은 6.59억 달러로 전년대비 1.9% 감소

∙ 현재 진행중인 모든 우주망원경 미션에 관한 지원, 외계행성 후보군 탐색 관측 6개의 하위 프로그램으로 구성

제임스 웹 우주망원경 분야의 총예산은 6.27억 달러로 전년대비 4.3% 증가

∙ 2018년 발사 예정인 제임스 웹 우주망원경 미션 수행을 위한 기기개발 및 테스트 등 4개의 하위 프로그램으로 구성

태양물리 분야의 총예산은 6.47억 달러로 전년대비 4.3% 증가

∙ 유럽우주청과 공동으로 수행하는 태양 탐사선 개발, 저비용 큐브셋 개발, 24기의 탐사 로켓 운영 등 6개의 하위 프로그램으로 구성

<그림3> NASA의 ’14~’17 예산 현황

□ 유럽(유럽우주청 : ESA)

○ 유럽우주청의 예산은 2012년 약 57억달러에서 2013년 58억달러로 증가추세를 보임

발사체, 지구관측, 우주 로봇공학의 세 분야에서 10% 이상의 예산 증감추세를 보였으며, 우주정거장분야에서 35%의 큰 예산 감소추세를 보임

<그림4> 2013년 유럽우주청(ESA) 예산 연구영역별 투입 현황

<표12> ESA 과학 관련 예산 지출 비교

(단위 : 백만달러)

년도 과학관련 예산항목	2012	2013	증감추세
지구관측	11.72	13.37	14.07% 증가
발사체	7.86	9.31	18.44% 증가
유인우주활동	5.62	5.42	3.55% 감소
통신 및 통합체제	4.49	4.27	4.89% 감소
항법	9.81	9.64	1.73% 감소
우주 로봇 공학	1.67	1.88	12.57% 증가
기술개발	0.11	0.12	9.09% 증가
우주 정거장	0.20	0.13	35% 감소
과학적 프로그램	6.53	6.91	5.81% 증가
유럽 우주 협력	×	0.62	신설

□ 일본

○ 일본 우주개발기관인 JAXA의 2013년 정부예산은 185.4억엔 (주 예산 : 162.5억엔, 2012년도 보정예산 22.9억엔)으로 이전 회계연도에 비해 1% 증가하였음

과학임무 관련 프로그램으로 소행성탐색을 위한 하야부사2로 소행성 샘플 회수를 목표로 98밀리언 달러를 투자함

<그림5> JAXA 2013년 예산

<표13> JAXA 2013년 프로그램별 예산

($M; $1 = 95 yen)

The Promotion of space development and use based on advanced technology	262
Greenhouse gases Observing Satellite GOSAT-2	7
Advanced Land Observing Satellite ALOS-2	140
Global Precipitation Measurement/ Dual-frequency Precipitation Radar (GPM/DPR)	76
Global Change Observation Mission . Climate (GCOM-C)	31
Earth Cloud, Aerosol and Radiation Explorer (EarthCARE/CPR; Joint project with ESA)	12
2. The Challenge to advanced science and technology such as space science and space exploration	275
Asteroid Exploper "HAYABUSA2"	98
Solid-propellant Rocket Epsilon	78
X-ray Astronomy Satellite ASTRO-H	35
3. The Promotion of international cooperation as an advanced space faring nation	371
Space transporter HTV	232
Scientific research in Japanese Experiment Module “Kibo”	129
Nano-satellite development	3

□ 한국

○ 2013년 정부의 우주 개발 예산은 3,372억원에서 2014년 5,096억원으로 증가하며 약 51%의 증가폭을 보이나, 대부분이 기술개발 중심의 투자에 집중되어 있음

○ 2014년 분야별 주요사업 투자계획

한국형발사체 조기개발을 위한 시험설비 구축, 발사체 및 액체엔진 개발 등을 위해 1,227억원(’13)에서 2,350억원(’14)로 투자 확대

한국형발사체 발사를 위한 나로우주센터 시설/장비 추가 구축 및 발사운용기술 개발 투자를 159.5억원(’13)에서 222.8억원(’14)으로 확대

다목적 실용위성, 차세대 소형위성 및 정지궤도 복합위성 개발 투자를 107억(’13)에서 168억(’14)으로 확대

수요자 중심의 위성정보활용, 지원시스템 및 인프라 구축을 위하여 369억(’13)에서 446억(’14)으로 투자 확대

무인 달탐사, 심우주 탐사 및 창의적 우주과학 연구 강화와 우주감시시스템 구축에 120억(’13)에서 180억(’14)로 투자 확대

우주핵심기술개발 및 우주교육, 위성경진대회 등 우주개발 활성화 및 선진화를 위한 기반확충을 위하여 210억(’13)에서 240억(’14)으로 투자 확대

제3절 우주과학 연구동향

□ 미국

○ 미NASA는 근지구 우주공간관측 프로그램을 통하여 자기권 폭퐁 기작 및 방사선대의 생성/소멸 과정을 규명하기 위하여 THEMIS, VAP 위성을 국제협력을 통해 운영 중이며, 향후 MMS 등을  계획하고 있음. 더불어 미NASA는 현재 전리권/고층대기 연구를 위하여 ICON 위성 프로그램 수행에 착수하였음. 미 해양대기청(NOAA)은 우주환경 연구 및 예보를 위해 범 정부차원의 연구협력체계 구축 및 지상/위성의 모든 관측 자료를 실시간 수집하고 연구자료를 제공하고 있음

○ 미NASA는 LWS 프로그램 수행을 통하여 태양 자기재결합과 태양분출 현상의 물리적 특성과 그 발생원인을 규명하기 위하여 SOHO, STEREO 위성 등을 운영중이며, 향후 EASCO 등을 계획중임. 이 관측자료들은 우주통신 및 산업 피해방지를 위해 미 NOAA, USAF(미 우주기상단), DOD(국방성) 등에서 활용중임

○ NASA에서는 과학미션을 위한 적외선 우주망원경 Spitzer를 개발하고 운용하여 중적외선과 원적외선에서의 영상과 분광을 통한 관측성과를 이루었으며, 근적외선에서는 최적화된 차세대 6m급 적외선 우주망원경 프로젝트로 JWST를 추진 중임

□ 유럽

○ 유럽우주항공국(ESA) 주도하에 국제 근지구 우주환경 연구를 위해 CHAMP, GRACE 등 우주환경 관측 위성을 운용하였고 올해 SWARM 위성을 발사하여 운용 중. 유럽, 일본, 중국 등 연합으로 자기권-전리권/고층대기 결합연구를 위하여 세계 최고분해능 지상전리권 레이더인 EISCAT-3D(European Incoherent SCATter radar-3D)를 2016년에 구축 완료하여 SWARM 위성과 연계 연구를 수행할 예정임

○ 유럽은 미국의 LWS을 발전시켜 유럽 국가들을 중심으로 한 LWS 프로그램을 추진중이고, ESA는 Solar Orbiter 프로그램을 추진하여 장기간 태양 근접관측을 통한 미세태양구조와 다음 태양극대기 예측을 위한 태양극지역 관측연구를 수행할 예정임.

○ 유럽 ESA에서는 1m 이하급 적외선 우주망원경 ISO를 개발하고 운용하여  많은 과학적 성과를 이룬 것을 바탕으로 3m급의 대형 적외선 우주망원경 Herschel을 개발하여 대형 적외선 우주망원경 분야를 선도하고 있음

□ 일본

○ 일본항공우주국(JAXA), 일본통신연구소(NICT)등 정부관계 기관과 일본대학 산하에 있는 우주환경연구소(나고야대학, 교토대학, 규슈대학 등)와의 연계를 통해 우주환경에 관한 연구를 수행하고 있으며, 자기권-전리권 결합연구를 위하여 ERG 프로그램을 수행 중에 있음

○ 일본은 초고온 태양코로나의 원인규명을 위해 세계최대 태양위성망원경(Hinode) 운용하여 광구의 미세구조연구 주도하고 있으며, 차기위성으로 1.8m Solar-C 프로그램을 추진함으로써 태양채층 코로나의 고분해능 관측으로 확장할 계획임

○ 일본 JAXA/ISAS에서는 적외선 우주망원경 AKARI(ASTRO-F)를 발사 및 운용하여 중적외선, 원적외선에서의 전체 하늘을 서베이하였고, 근/중/원적외선 연구분야에서 많은 과학적인 성과를 도출함

□ 한국

○ 근지구 우주환경 관측 탑재체는 우리별 3호부터 자체 개발하여 국내위성에 탑재되어 왔으며 기술적 도약을 위한 기반 기술이 갖추어져 있으나, 부탑재체로 개발되어 운용상에 많은 제약을 받았으며 연구 이외 우주전파환경 및 우주기상 예·경보 현업 업무에 활용하는데 많은 어려움이 있었음

○ 천문(연), 학계, 기상청, 국립전파연구원이 국내지상자료와 외국의 관측 자료를 활용하여 우주환경 및 태양활동에 대한 과학적 역량을 축적함

○ 천문(연)은 NASA와의 LOI(’11. 08.)체결을 통하여 NASA SDO위성데이터센터와 RBSP 수신기를 천문(연) 내에 유치함. 이를 통하여 국내 관련대학에는 태양 및 우주환경연구에 활용하며, 전파연구원 등 우주환경 수요처에는 우주환경예경보를 위해 활용하게 함

○ 천문(연)과 관련 대학은 NASA의 SOHO, STEREO, SDO, 일본의 Hinode 등 외국의 위성관측 자료를 활용하여 CME분야의 상당한 연구성과를 생산하였으나, 국내 독자 태양위성개발 관련 역량은 미흡함

○ 그 동안 과학기술위성 1호 원자외선분광기(FIMS), 과학기술위성 3호의 다목적적외선영상시시스템(MIRIS) 등의 과학탑재체를 성공적으로 개발하였으며, 우주초기 별 및 은하연구를 위해 미국 NASA 과학로켓을 이용한 CIBER, 일본적외선 우주망원경(AKARI), 미국의 자외선망원경(GALEX) 등의 국제협력을 통하여 과학적 역량과 네트워크를  확보하였음

제4절 시사점 분석

□ 주요국의 우주개발 정책 및 프로그램은 과학임무 설정 후 수요기술에 대한 전략이 수립됨에 따라 임무 중심의 패러다임으로 변화 필요

○ 주요국들은 체계적인 임무수행을 위해 사전기획 및 연구개발을 통한 과학임무 선정, 탑재체 기술 확보, 위성개발을 하는 선순환적 연구개발체계로 우주과학임무 수행

□ 세계 주요국은 자국의 국력과 국제적 위상을 제고하기 위한 우주정책 및 우주활동을 강화하고 있으며, 이를 위해 우주기술과 우주과학에 대해 균형적으로 투자․육성하고 있음

○ 선진국들은 우주개발 선점을 위해 꾸준히 투자규모를 유지하며, 이 중 도전적 기술 및 기초연구를 위한 우주과학분야에 대해서도 안정적으로 투자하고 있음

□ 상호호혜적 협력 아이템의 발굴 및 지원을 통해 국제협력 확대 필요

○ 우주과학분야는 높은 기술력과 많은 투자가 필요함에 따라 비용절감을 위해 정책적으로 국제협력을 하는 분야로써 국제사회에서 선진국으로 도약하기 위해 전략적으로 활용해야하는 분야임

○ 우주자원 교차활용 등 국제공동연구사업 다변화를 통해 우주과학연구역량 강화 및 우주원천기반기술 확보 필요

제5절 우리의 현재 수준과 전략
□ 전략분야도출

○ 이러한 국내외 동향 분석 및 국내학계 수요조사, 국내 R&D 과제 조사를 실시하여 전략분야를 다음과 같이 도출하였음

<그림> 전략분야 도출 과정

우주환경 : 국내위성 상주 공간인 전리권 및 자기권의 격변현상을 감시하고 우주폭풍의 발생기작 및 예측연구를 위한 관측임무 수행

태양활동 : 우주환경에 영향을 미치는 태양물질 방출 과정에 관한 위성 기반 관측연구

우주기원 규명 : 우주공간에서 천문관측을 위한 망원경 및 카메라 시스템을 활용하여 우주기원 규명을 위한 은하생성과 진화연구

<그림> 우주과학 연구강화를 위한 전략분야

□ 연구기술수준

○ 본 과제에서 정의한 우주과학 범위중 체계화하여 23개의 세부요소분야를 도출하여 우선순위 설정을 위한 포트폴리오분석을 실시함

<표14> 중점분야별 과학분류체계

1단계	2단계	3단계
우주환경 변화	격변 태양풍에 의한 근지구 우주폭풍 이해	A-01 우주폭풍 시 자기권 변화 연구 A-02 우주폭풍 시 전리권/고층대기 변화 연구
	자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용규명	A-03 자기권-전리권/고층대기 에너지 교환 과정 규명 A-04 전리권/고층대기-저층대기 역학적/화학적 상호작용 규명
태양	태양활동	B-01 CME 발생 및 가속과정 B-02 지구에 영향을 미치는 CME의 물리적 특성 B-03 NST를 이용한 태양미세구조 연구
우주기원과 진화	성간물질 및 별/행성계	C-01 분자운과 원시성 연구 C-02 젊은 별과 성단 연구 C-03 무거운 별의 생성 및 진화 C-04 별 원반 진화와 행성 형성 C-05 우리은하 성단의 특성과 형성 C-06 이온화된 성간물질의 구조연구
	암흑 에너지 및 우주진화	C-07 암흑 에너지 밀도의 시공간적 변화 C-08 우주 거대 구조의 통계적 성질 C-09 우주 규모에서의 일반 상대성 이론
	우주 별탄생 역사 및 은하 진화	C-10 블랙홀과 강착 물리 C-11 제트와 고에너지 물리 C-12 은하단에서의 은하의 형성과 진화 관측 C-13 외부은하 구성단계의 화학적 및 운동학적 특성 C-14 국부은하군 내 왜소은하 탐색 및 특성 C-15 활동성 은하핵 진화와 상호작용 C-16 무거운 은하들/초기 은하단/초기 천체들에서의 별탄생 특성 및 진화

<표15> 중점분야별 기술분류체계

1단계	2단계	3단계
우주환경 변화	관측기술	자기권 입자검출기, 자력계, 전자기파동검출기, 전리권 입자 검출기, 전리권 전파엄폐(RO)측정기, 영상분광기, 열권바람측정간섭계, 레이더, GPS 네트워크
	정보처리기술	우주환경위성 관제 기술, 우주환경 자료처리 수신 기술, 우주환경 자료관리 및 서비스 기술, 실시간 자료 처리 기술, 대용량 자료분석 기술
	활용기술	우주기상예경보 모델개발 기술, 국방활용기술, 위성항법적용기술
태양	코로나그래프	엄폐기술, 이산광제거기술, 지향안정도 유지기술, 우주광학/광기계/전자 기술
	X-선 분광관측기	X-선 검출기술, 검출기 포화방지 기술, 우주광기계/전자기술
우주기원과 진화	영상 분광기	원자외선/적외선/서브밀리/X선 영상 분광기
	센서기술	다천체 분광/광시야 관측기술 광학/광기계/냉각 기술 고분산 분광/ 센서 구동기술

○ 전략적 중요도와 연구수준, 전략적 중요도와 시급성, 시급성과 연구수준을 분석하여 핵심요소분야로 도출된 과학주제와 기술분야를 매칭하여 중점추진과제를 도출함

<그림6> 중점추진과제 선정을 위한 포트폴리오 분석

○ 지구-달 계, 행성 및 태양계 소행성: 탐사위성 개발국가에서 관측 자료를 배타적으로 소유하고 있기 때문에 후발국에서 진입하기 어려운 분야이며, 현재 달 과학을 중심으로 활발한 연구가 시작되는 단계임

○ 지구의 상층대기와 행성대기: 상층대기 및 행성대기 관측은 중대형 위성/탐사선을 이용하여야 가능하기 때문에 선진국 위주로 연구가 진행되어 왔으며, 국내에서는 연구 인력과 관측 인프라가 부족한 상황임

○ 행성 자기권을 포함한 태양계 내 우주플라즈마: 태양 및 지구 자기권에 대한 연구는 국내에서 비교적 일찍 시작되어 지상기반 관측 및 해외 위성 관측자료를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있음. 선진국 수준으로 도약하기 위해서는 국내 독자적인 위성 관측 인프라 구축이 시급함

○ 우주관측 기반 천체물리학: 국내 우주망원경을 활용한 천체물리학 연구는 소형위성에 국한되어 소규모 사이언스 위주로 연구되고 있으며, 큰 규모의 사이언스는 국제협력을 통해 일부 수행하고 있음. 선진국 수준의 사이언스를 기획하고 독자적인 연구 분야를 개척하기 위해서 국내 중/대형 우주망원경 개발이 절실함

<표16> 연구 분야별 선진국 대비 연구‧기술수준

분야	선진국 대비 수준
1차분류	부족	다소부족	동등	우월	보다 우월
지구-달 계, 행성 및 태양계 소행성	●
지구의 상층대기와 행성대기		●
행성 자기권을 포함한 태양계 내 우주플라즈마			●
우주관측 기반 천체물리학		●

□ SWOT 분석을 통한 전략수립

가. 기회/위협 요인

[기회요인]

○ 세계적인 경제불황으로 예정되어 있던 우주과학분야 국제대형 프로그램에 상대적으로 안정적인 한국의 참여가 요구되고 있음

NASA 등과 같은 해외 최고수준의 기관에 있는 연구자들이 한국에서의 연구활동에 관심을 가지며, 한국과의 국제협력을 위한 공동연구・사업 아이템의 수요가 증대

○ 우주개발은 획기적인 발전과 기존 기술의 한계를 돌파하는 신기술의 창출 및 신산업 창출을 위한 국가 전략분야로써 최근 국내에서도 우주자산이 증가함에 안정적인 운영을 위한 우주환경 연구의 필요성이 강조되고 있음

○ 우주환경이 실생활과 밀접해지면서 우주기상정보의 전문화 고도화된 정보가 요구되고 있음

[위협요인]

○ 우주분야의 특성상 일부 선진국 중심으로 경쟁 진입 장벽이 형성되어  국제공동연구 프로젝트 참여가 쉽지 않음

○ 중국, 대만, 인도, 브라질, 이란 등과 같은 후발 국가들은 GDP대비 우주개발예산에 투자확대로 인하여 국제사회에서 한국의 우주 국제 경쟁력 저하됨

○ 정부투자에 대한 경제적 단기성과 요구로 인하여 타 분야에 비해 예산 획득의 어려움

나. 강점/약점 요인

[강점요인]

○ 최근 15년동안 우주과학 분야의 꾸준한 성장으로 대형 프로젝트를 수행할 수 있는 인력규모 및 선진국 수준의 연구역량 확보

○ 연구자나 소그룹 형태로 FIMS나 NST 등의 소규모 프로젝트를 수행함으로써 우수성과를 창출한 경험보유

○ GMT 등과 같은 거대 연구시설을 국제협력을 통해 구축한 경험을 기반으로 한 선진국 수준의 연구역량 및 긴밀한 국제협력 네트워킹 확보

[약점요인]

○ 해외 선진국은 우주기술과 우주과학이 균형을 이룬 중장기계획이 수립되어 있는 반면에 단기간 우주분야 투자에서 선택과 집중에 의해 현재 대부분의 우주관련 국가 주요 계획이 우주기술개발 분야로 편중되어 있음

○ 개인 연구자 네트워킹 중심의 산발적 소규모 과제수행으로 인하여 인력, 예산 등의 자원 분산으로 전략적으로 수행되지 못함

○ 우주관측장비의 부재로 인하여 지상관측장비만을 활용한 제한적인 연구가 추진되고 있음

<표17> SWOT 분석을 통한 전략

내부 환경	강점(Strength)	약점(Weakness)
	• 우주환경․태양활동 분야의 선진국 수준의 연구역량 확보 • 최첨단 거대 연구시설 구축 프로젝트 참여 경험 보유 • 우주과학 분야의 긴밀한 국제협력 네트워크	• 우주과학 분야의 체계적인 국가연구개발 로드맵 및 투자 미흡 • 산발적 소규모 과제 중심의 연구진행으로 인한 자원(인력, 예산 등) 분산 • 지상관측장비만을 활용한 제한적 연구
외부 환경	기회(Opportunity)	위협(Threat)
	• NASA 등의 국제 우주과학 프로그램에 한국의 참여 요청 • 우주자산에 대한 우주환경 영향 증가에 따른 우주과학의 필요성 증가 • 우주기상정보 수요처의 요구 증대	• 선진국 중심의 경쟁 진입 장벽으로 인한 핵심기술 획득의 제한 • 정부투자에 대한 경제적 단기성과 요구

SO전략(강점과 기회요인의 시너지 효과)	ST전략(강점으로 위협요인 극복)
• 기술협력을 통한 국제적 우주과학 프로그램 참여 - 탑재체, 코로나그래프, 적외선우주망원경 • 우주기상의 민간, 군 수요 대응을 위한 우주과학 프로그램 개발	• 우주과학 투자 증대를 통한 우주개발의 위험분산 • 과학임무 중심의 차세대 중소형 위성 개발․활용
WO전략(약점을 극복하고 기회요인 활용)	WT전략(약점을 최소화하고 위협요인 극복)
• 달 탐사, 우주자산보호 등 우주개발중장기계획과 연계되는 우주과학 프로그램 수행 • 국가우주과학로드맵 수립을 통한 선택과 집중	• 대국민 과학대중화 활동으로 우주과학 등기초연구 특성의 이해 확장 • 오픈 이노베이션을 통한 융·복합 기술개발 및 신산업 육성 엄폐광학계 측정기술개발, 적외선센서개발 및 운용기술 활용

비전 및 목표

비 전		창의적 우주과학연구 강화를 통한 우주선진국 진입
전략목표		중점 추진과제
1. 국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해		1-1. 차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구 1-2. 국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보를 통한 근지구 우주환경 연구 및 우주환경 예·경보 체계 고도화
2. 안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명		2-1. 국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구 2-2. 중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구 2-3. 국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구
3. 우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화 연구		3-1. 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 3-2. 적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구 3-3. 중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구

□ 국가우주개발중장기계획과의 연계성

우주개발중장기계획		본 과제
세부전략	주요내용	전략분야	중점추진과제
지구 이온층 및 자기권 연구강화	국내 우주자산 보호를 위한 지구 이온층과 자기권 상시 감시체제 구축	국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해	차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구
	근지구 우주환경이 위성 및 인체에 미치는 영향 연구		국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보를 통한 근지구 우주환경 연구 및 우주환경 예·경보 체계 고도화
우주기반 태양관측과 태양위험 감시시스템 구축	정지궤도복합위성 및 차세대 중・소형위성 이용 태양관측 탑재체 개발과 국제협력 프로그램 참여를 통한 기반기술 확보	안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명	국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구
			중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구
	태양에 의한 우주환경 변화로부터 위성, 항공, 통신 등 국가자산을 보호하기 위한 태양위험 감시시스템 구축
			국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구
우주기원 규명을 위한 심우주관측 우주망원경 개발	차세대 소형위성 활용과 우주망원경 국제협력 프로젝트 참여를 통한 우주망원경 기반기술 확보	우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화 연구	차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보
	차세대 중형위성을 이용 우주망원경 개발을 통해 심우주 탐사 우주망원경 핵심기술 확보 및 우주가속팽창 등 우주과학 연구		적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구
	국내주도 국제협력으로 3m급 심우주탐사 우주망원경을 개발하여 선도적인 빅사이언스 연구		중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구

전략목표별 중점추진계획

전략목표1. 국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해

1. 배경 및 필요성

가. 사회문화적 관점

○ 1992년 우리별 1호 발사 이후, 다수의 국적 인공위성이 전리층 및 자기권 공간에서 운용되고 있으며, 이들 위성을 보호하기 위한 위성상주 공간의 지속적인 감시 및 연구가 요구됨

○ 근지구 우주환경 변화는 위성 영향뿐만 아니라, 통신장애, 우주방사선 피폭, 전력망 손상 등 광범위한 분야에서 현대 산업사회에 영향을 미칠 수 있으며 2009년 발표한 미항공우주국(NASA)의 연구결과에 의하면, 심각한 수준의 근지구 우주환경 변화에 의해 약 2조 달러의 경제 손실이 발생할 수 있다고 경고하고 있음

○ 최근 국내에서는 방송, 통신, GPS, 환경, 기상, 재난, 군사 분야 산업의 위성 의존도가 빠르게 증가하고 있기 때문에 심각한 수준의 우주환경 변화가 발생할 경우 막대한 피해가 예상됨

○ 이러한 우주재난에 대비하기 위해 국립전파연구원과 기상청에서는 우주전파환경과 우주기상에 대한 예·경보 업무를 시작하였지만, 위성을 이용한 근지구 우주환경 관측 자료는 외국 위성자료에 전적으로 의존하고 있음

○ 나로호 발사 및 주변국의 우주경쟁으로 우주과학에 대한 국민적 관심이 증대되고 있는 상황에서 근지구 우주환경 연구에 대한 투자로 우주과학 분야에서 소기의 과학성과를 창출할 수 있음

2012년도 우주 관련 분야 투자액(연구기관) 2,389억원 중 20억원 이하의 예산만이 근지구 우주환경 연구에 투자되고 있는 것으로 추정됨

나. 경제․산업적 관점

○ 2013년 전세계 우주 관련 산업(위성, 발사체, 서비스 포함)은 1959억불의 시장 규모를 형성하고 있으나 국내 우주산업의 규모는 약 1조 4,400억원(14억불) 규모로 세계 시장의 1%도 안 되는 규모임 (출처 : 2013년 우주산업실태조사 보고서)

○ 우주 관련 사업은 고부가가치 산업이며, 다른 분야 산업에로의 파급효과가 크고, 양질의 일자리를 창출할 수 있기 때문에 정부에서는 우주개발 계획 등을 통하여 우주관련 산업을 육성하기 위해 적극적으로 노력하고 있음

○ 국가 우주개발 계획의 성공적 추진을 위해 우주재난에 대한 적절한 대비가 요구되며 이를 위한 근지구 우주환경 관측 인프라(위성) 구축과 기반 연구가 시급히 요구됨

다. 기술적 관점

○ 지금까지 국내 우주개발 투자는 위성체에 집중되어 소기의 성과를 이룬 것으로 보이나, 우주기술의 핵심이라 할 수 있는 탑재체 분야의 기술력은 미흡한 실정임

*다목적 실용위성 및 정지궤도 복합위성의 경우 광학 탑재체를 해외 기술에 의존하고 있음

○ 근지구 우주환경 관측 탑재체는 대부분 경량으로 실패에 따른 위험부담이 적고 국제협력 및 기술 이전이 용이함

*광학탑재체는 군사목적으로 사용될 수 있기 때문에 선진국에서는 기술협력을 꺼리나 우주과학 분야는 연구자들 간 기술교류가 빈번하게 이루어지고 있음

○ 근지구 우주환경 관측 탑재체는 우리별 3호부터 자체 개발하여 국내위성에 탑재되어 왔으며 기술적 도약을 위한 기반 기술이 갖추어져 있음

<표 18> 지금까지 개발된 근지구 우주환경 관측 탑재체

탑재 위성	발사년	근지구 우주환경 탑재체	관측 대상
우리별 3호	1999	ETP(Electron Temperature Probe)	전리권 플라즈마관측
다목적 실용위성 1호	1999	SPS (Space Physics Sensor)	전리권 플라즈마관측
과학기술위성 1호	2003	SPP (Space Physics Package)	전리권 플라즈마 및 자기권 입자 관측
		FIMS (FUV Imaging Spectrograph)	오로라 및 대기광 관측*
차세대 소형위성 1호	2016	ISSS	전리권 및 자기권 입자 관측
정지궤도 기상위성	2018	KSEM(Korea Space Environment Monitor)	자기권 입자 및 자기장 관측

FIMS는 천문관측을 위한 탑재체이나 근지구 우주환경 관측에도 일부 활용됨

○ 그러나 이러한 근지구 우주환경 관측 탑재체는 위성의 주탑재체로 한 번도 탑재되지 못 하고 부탑재체로 개발되어 운용상에 많은 제약을 받았으며 연구 이외 우주전파환경 및 우주기상 예·경보 현업 업무에 활용하는데 많은 어려움이 있었음

○ 근지구 우주환경에 대한 체계적인 감시를 위해서는 근지구 우주환경 전용 위성이 필요함

○ 우주환경 관측 자료의 협업화를 위해서는 지속적인 관측 및 감시가 필요하며 이를 위해 1회성이 아닌 주기적인 근지구 우주환경 위성 발사로 연속적인 자료 확보가 이루어져야 함

2. 최종목표 및 내용

가. 최종목표

○ 근지구 우주환경 감시위성을 통해 근지구 우주폭풍 연구, 자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명 등 근지구 우주환경 연구에 활용하고 우주환경 감시 및 예·경보에도 활용

<그림7> 지구 전리권변화의 사회적 영향

나. 연구‧기술개발 내용

○ 격변 태양풍에 의한 근지구 우주폭풍 연구

○ 자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명

○ 우주환경 예‧경보체계 고도화

3. 국내‧외 기술개발 동향

가. 선진국 기술개발 동향

○ 미국, 일본, 유럽 등 우주 선진국에서는 근지구 우주환경 변화연구가 활발히 진행 중에 있으며, 특히 격변 우주환경 연구가 지구 자기권 및 전리층/고층대기에서 활발히 수행 중에 있음

○ 이를 위해서 THEMIS, VAP, MMS, GOES, ICON 등이 국제협력을 통해 수행 및 계획 중에 있음

○ THEMIS(The Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms)

NASA의 Explorer 프로그램 중 중형급 위성(Medium-class Explorer)

과학임무

․ 오로라 발생의 원인이 되는 지자기 부폭풍(substorm)의 원인과 거시진화과정을 규명

․ 지구 방사선대 생성 기작 규명

․ 태양풍과 지구 자기장의 상호작용 관측

․ 달 주변 플라즈마 환경 관측

탑재체

․ 5 eV에서 1 MeV 에너지 대역 이온 및 전자, DC부터 > 4 kHz까지의
전자기 파동관측

․ Electric field instruments (EFI), Fluxgate magnetometers (FGM), Search coil magnetometers (SCM), Electrostatic analyzers (ESA), Solid state telescopes (SST) 5개의 관측장비로 구성됨

<그림8> 5기의 THEMIS 위성

○ VAP (Van Allen Probes)

원래 이름은 Radiation Belt Storm Probes였으나, 발사 후 개명

Living with a Star 프로그램

과학임무

․ 지구 방사선대 입자의 가속 및 이동 과정 규명

․ 지구 방사선대 전자 소멸에 대한 정량적 이해

․ 지자기 폭풍에 의한 지구 방사선대 변화 이해

<그림9> 반 알렌 벨트를 연구하기 위한 Van Allen Probes

탑재체 : 방사선대를 통과할 때, 방사선에 잘 견딜 수 있도록 설계된 5개의 관측장비(ECT, EMFISI, EFW, RPS, Van Allen Probes Ion Composition Experiment)로 구성됨

<그림10> VAP 위성 구성도

○ MMS (Magnetospheric Multiscale)

관련 위성 프로그램: Solar Terrestrial Probe 프로그램

과학임무

․ 자기장 재결합의 발생 및 진행 과정 규명

․ 확산 영역(Diffusion Region)의 구조 관측

․ 자기장 재결합 과정에서 터뷸런스의 역할 규명

․ 자기장 재결합에 의한 입자 가속 현상 연구

<그림11> MMS의 주요한 관측 임무 : 자기 자기장 꼬리에서 발생하는 자기장 재결합

탑재체 : 총 13 개의 관측 장비를 탑재함.

․ 전례 없던 분해능인 1000분의 1초(miliseconds)로 플라즈마 입자의 속도, 전자기장의 변화를 지구 자기권의 낮 및 야간 지역에서 자기장 재결합이 발생하는 영역에서 현장 관측을 위한 13개의 관측장비 탑재

<그림12> MMS 위성의 플라즈마 관측 장비들	<그림13> 4기의 MMS 위성

○ ICON(Ionospheric Connection Explorer)

관련 위성 프로그램: Explorer 프로그램

과학임무

․ 전리권 격변의 원인 이해

․ 지구대기와 우주환경과의 에너지 및 운동량의 결합 규명

․ 태양풍과 자기권의 영향이 대기-우주공간 계에 어떻게 변화를 주는지를 이해

<그림14> 태양활동에 의해 이온층과 열권이 상호 작용을 하면서 변화

탑재체 : 4 개의 이온층 관측기로 구성

․ 중성대기바람장과 온도를 측정하기 위한 Michelson Interferometer for Global High-Resolution Thermospheric Imaging (MIGHTI)

․ 주간의 전리권 고도와 밀도를 측정하기 위한 Extreme Ultra-Violet (EUV)

․ 주간의 대기 성분과 야간의 전리권을 측정하기 위한 Far Ultra-Violet (FUV)

․ 위성위치에서의 전기장을 측정하기 Ion Velocity Meter (IVM)

<그림15> ICON의 관측 탑재체	<그림16> ICON의 열권/전리권 관측 예상도

나. 국내 기술개발 동향 및 수준

○ 인공위성을 이용한 근지구 우주환경 연구는 1992년 발사된 우리별 1호부터 시작됨. 우리별 1호에는 우주방사선에 의한 반도체 소자의 성능 감쇠를 측정할 수 있는 탑재체가 실렸으며 이를 통해 간접적으로 우주환경 자료를 확보할 수 있었음. 이러한 우주환경 관측은 우리별 2호와 3호로 계속 이어짐

○ 1999년 발사된 다목적 실용위성 1호(아리랑 1호)에는 부탑재체로 우주환경을 관측하기 위한 SPS (Space Physics Sensor)가 탑재됨

SPS의 과학 임무: 저궤도에서의 고에너지 입자 관측 및 전리권 플라즈마의 밀도와 온도 측정

탑재체 구성: SPS는 3 개의 주요 관측기로 구성됨

․ HEPD(High Energy Particle Detector) : 위성 상주공간에 존재하는 고에너지 입자 관측

․ LP(Langmuir Probe): 전리층 플라즈마의 밀도와 온도 측정

․ ETS(Electron Temperature Sensor): 전리층 플라즈마의 전자 온도 측정

<그림17> 다목적 실용위성 1호에 탑재된 과학 탑재체 SPS(Space Physics Sensor)

궤도: 680 km 태양 동기 궤도

주요 성과

․ 지자기 폭풍 발생 시 전리권 플라즈마의 변화 관측

․ 적도지역 전리권 플라즈마의 불균일 현상 관측

․ 동일 지역시에서 전리권 플라즈마의 전지구적 분포 관측

○ 2003년 발사된 과학기술위성 1호에는 아리랑 1호에서 얻은 경험을 바탕으로 보다 향상된 성능을 갖는 우주과학탑재체 SPP (Space Physics Package)를 개발하여 탑재함

SPP의 과학 임무: 지구자기장을 따라 극지역으로 침투하는 플라즈마 입자들을 관측하고 이로 인해 발생하는 오로라와 전리권 플라즈마 관측

과학기술위성 1호의 주탑재체는 FIMS(Far-Ultraviolet Imaging Spectrograph)로 천문관측을 위한 카메라가 탑재되었는데, FIMS는 우주환경의 중요한 요소인 오로라를 관측하는데도 활용됨. 원자외선 분광기는 향후 우주환경 관측위성의 주요한 탑재체로 활용될 수도 있음

탑재체 구성: SPP는 4개(ESA, SST, LP, SM)의 주요 관측기로 구성됨

<그림18> 과학기술위성 1호에 탑재된 SPP (Space Physics Package)

○ 2016년 발사예정인 차세대 소형위성 1호에는 과학탑재체로 ISSS (Instruments for the Study of Space Storms)가 탑재되어 우주폭풍이 발생했을 때 위성 궤도에서 일어나는 물리현상을 관측한 예정임

ISSS의 과학 임무: 태양활동에 의한 우주폭풍이 발생할 경우, 자기권 및 전리권에서 발생하는 물리현상 탐구

탑재체 구성: ISSS는 5개(MEPD, HEPD, LP, RPA, IDM)의 주요 관측기로 구성되어 있으며, KAIST에서 개발을 주관하고 있음

<그림19> 현재 개발 중인 차세대 소형위성 1호 (NEXTSat-1)

○ 기상청에서는 2017년 발사를 목표로 정지궤도 기상위성을 개발 중에 있으며, 이 위성에 탑재될 부탑재체로 KSEM (Korea Space Environment Monitor)을 실을 예정임

KSEM의 임무: 위성 보호를 위해 정지궤도 상에 존재하는 고에너지 전자와 지구 자기장 변화를 관측하여 우주기상 예·경보 업무에 적용

탑재체 구성: KSEM은 3개(PD, MG, CM)의 주요 관측기로 구성되어 있으며, 경희대에서 개발을 주관하고 있음

<그림20> 정지궤도 기상위성에 탑재되는 KSEM의 구성도

4. 추진전략

○ 근지구 우주환경 전용 위성 개발

근지구 우주환경 전용 위성을 개발하여 수요처 (국립전파연구원, 기상청)에서 우주환경 예·경보 현업 업무에 활용

이를 통해 국내 위성 보호 및 우주재난에 대비

현재 정부에서 추진하고 있는 차세대 소형위성 혹은 중형위성 플렛폼을 활용하여 비용을 절감할 수 있고, 위성탑재체에 대한 자력 기술을 확보할 수 있음

○ 국내 위성에 부탑재체로 우주환경 관측기 탑재

지구 정지궤도 위성의 경우, 위성의 개발 비용이 많이 소요되기 때문에, 우주환경 전용 위성으로 활용하는데 무리가 있음. 따라서 국내서 발사하는 정지궤도 위성에 부탑재체로 우주환경 관측기를 탑재하여 관측자료를 활용할 수 있음

○ 국제협력을 통한 탑재체 공동 개발

우주환경 관측 탑재체는 다양한 종류가 존재하며 국내서 이 모든 탑재체를 자체개발하는 것은 비효율적임

과감한 국제 협력을 통하여 국내 기술이 부족한 탑재체의 경우, 해외 관련 기관과 협력할 필요가 있음

○ 근지구 우주환경 탑재체 개발 및 활용을 위한 중장기 계획 마련

체계적인 우주환경 탑재체 개발 및 위성 발사 계획을 통하여 국제 경쟁력 있는 기술력을 확보할 수 있음

탑재체 및 위성 개발뿐만 아니라, 위성 자료 활용을 위한 계획도 같이 마련하여 체계적인 투자가 이루어져야 함

○ 국제 우주탐사 프로그램 참여

우주개발 선진국도 모든 우주환경을 독자적으로 감시할 수는 없음. 따라서 우주환경 연구 및 감시를 위한 국제협력이 활발히 진행되고 있으며, International Living with a Star가 대표적인 국제 프로그램임. 한국이 국제 우주탐사 프로그램에 참여할 수 있는 적절한 지원과 계획이 필요함

5. 전략과제 및 주요 연구개발 내용

○ (향후10년) : 근지구 우주환경 감시 기반 구축

국내 기술 기반 우주환경 감시위성 개발 및 운영

국제협력을 통한 지상·위성 기반 우주환경 관측 체계 마련

○ (향후20년) : 근지구 우주환경 감시 선진화

한반도 및 국내 위성 상주 공간에 대한 근지구 우주환경 감시 위성망 구축

근지구 우주환경 국지적/기상·기후 예보모델 개발

○ (향후30년) : 근지구 우주환경 감시 고도화

국제 우주프로그램 주도 및 태양활동-우주환경 감시망 확충

독자적인 근지구 우주환경 통합예보모델 개발

전략과제	개 요
차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구	근지구 우주환경의 급격한 변화로부터 국가우주자산을 보호하기 위하여, 위성 상주 공간인 지구 전리권 및 자기권을 관측할 수 있는 우주환경 감시위성을 5년마다 발사하여 우주환경 감시 및 예·경보에 활용
국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보와 근지구 우주환경 연구 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화	NASA, ESA, JAXA 등에서 수행하는 우주환경 위성 프로그램에 국내 개발 탑재체 참여 및 발사 후 자료의 공동 활용

1) 근지구 우주환경 감시위성 개발

○ 연구기술개발 목표

근지구 우주환경 전용위성(차세대 소형위성 또는 중형위성)을 5년 마다 발사하여 우주환경 예·경보에 활용할 수 있는 관측 자료 확보 및 세계를 선도할 수 있는 근지구 우주환경 연구 역량 강화

○ 주요연구내용

근지구 우주환경 탑재체 국내 주도 개발

우주환경 전용 관측위성 발사 및 운용

우주환경 관측 자료 수신 및 처리 시스템 개발

우주환경 관측 자료 활용

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1차년도	근지구 우주환경 관측 임무 분석
2차년도	우주환경 탑재체 사양 정의
3차년도	우주환경 탑재체 및 위성 설계
4, 5차년도	우주환경 탑재체 및 위성 제작
6차년도	우주환경 전용위성 운용 및 자료 활용 및 자기권-전리권 연구

○ 연구기술・인프라 수준 및 목표(세계최고선진국이 100기준일 때 우리수준)

<표18> 근지구 우주환경 감시위성 개발 관련 연구분야의 수준

연구분야	연구수준(%)	전문인력 보유정도(%)	연구수준 목표 (%)
격변 태양풍에 의한 근지구 우주폭풍 이해	65	60	75
자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명	50	60	60

<표19> 근지구 우주환경 감시위성 개발 관련 기술분야의 수준

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도(%)	인프라 구축정도(%)	기술목표(%)	확보방안
관측기술	55	60	60	60	국제공동
정보처리기술	80	80	80	85	독자개발
활용기술	60	60	60	70	독자개발

○ 추진방법 : 주요 수요처인 미래부(국립전파연구원), 기상청 등의 요구사항을 수용하여 활용도를 극대화하고, 산·학·연 공동 개발 추진

자료 활용이 예상되는 미래부(국립전파연구원) 및 기상청의 요구사항 수용

우주핵심기술의 산학연 협력 개발

국내 개발이 어려운 탑재체는 국제 협력을 통해 개발

학·연 공동으로 근지구 우주폭풍 및 자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명 연구

○ 소요예산 추정

(단위 : 백만원)

년도	계
1차년도	500
2차년도	1,000
3차년도	5,000
4. 5차년도	10,500
6-8차년도	3,000
합계	20,000

2) 근지구 우주환경 관측위성 국제협력

○ 연구기술개발 목표

국제 우주환경 관측위성 프로그램에 국내개발 탑재체 참여를 통한 국제공동 우주 감시망 구축

○ 주요연구내용

선진국 위성 프로그램 선행 연구 참여

근지구 우주환경 탑재체 개발

우주환경 관측 자료 공동 활용

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1단계(2015-16)	국제 협력 주제 발굴, 학계 의견 수렴, 국제 워크숍 개최
2단계(2017-19)	Phase-A&B 사업 참여, 탑재체 사양 도출 및 예비 설계 제안서 공동 작성
3단계(2020)	협약 체결 우주환경 관측 위성 공동 개발을 위한 상세 설계 시작
4단계(2021-25)	탑재체 개발, 위성 발사 및 초기 운용
5단계(2026 이후)	우주환경 관측 자료 공동 활용을 통한 국제공동연구

○ 연구기술수준 및 인프라 수준(세계최고선진국이 100일 때의 기준임)

<표21> 근지구 우주환경 관측위성 국제협력 관련 연구분야의 수준 및 목표

연구분야	연구수준(%)	전문인력 보유정도(%)	연구수준목표 (%)
격변 태양풍에 의한 근지구 우주폭풍 이해	65	60	80
자기권-전리권/고층대기-저층대기 상호작용 규명	50	60	70

<표22> 근지구 우주환경 관측위성 국제협력 관련 기술분야의 수준 및 목표

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도 (%)	인프라 구축정도 (%)	기술목표 (%)	확보방안
관측기술	55	60	60	65	국제공동
정보처리기술	80	80	80	90	독자개발
활용기술	60	60	60	80	독자개발

○ 추진방법

국제 우주환경 관측위성 탑재를 위한 관측기의 산학연 협력 개발

해외 위성 프로그램 참여를 위한 협약 체결

산학연 협력을 통해 개발한 국산 탑재체를 해외 위성에 탑재

관측자료의 공동 연구 및 활용을 위한 인적 교류

근지구 우주환경에 대한 국제공동 연구 추진

○ 소요예산 추정

(단위 : 백만원)

년도	계
1단계(2015-16)	300
2단계(2017-19)	300
3단계(2020)	200
4단계(2021-25)	12,200
5단계(2026 이후)	2,000
합계	15,000

6. 로드맵

1-1. 차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구

1-2. 국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보와 근지구 우주환경 연구 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화

□ 세부전략과제 RFP

차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구

연구개발 목 표	근지구 우주환경 감시위성을 5년마다 발사하여 우주환경 감시 및 예·경보에 활용
연구개발 필 요 성	근지구 우주환경의 급격한 변화로부터 국가 우주 자산 보호
주요내용 및 범위	국내 주도로 개발한 근지구 우주환경 관측기를 탑재한 우주환경 전용위성( 차세대 소형위성 또는 중형위성)을 5 년마다 발사하여 우주환경 감시 및 예·경보에 활용
세부연구 내용	- 근지구 우주환경 탑재체 국내 주도 개발 - 우주환경 전용 관측 위성 발사 및 운용 - 우주환경 관측 자료 수신 및 처리 시스템 개발 - 우주환경 관측 자료 활용연구
추진방법	□ 주요 수요처인 미래부(국립전파연구원), 기상청 등의 요구사항을 수용하여 활용도를 극대화하고, 산·학·연 공동 개발 추진 - 자료 활용이 예상되는 미래부(국립전파연구원) 및 기상청의 요구사항 수용 - 우주핵심기술의 산학연 협력 개발 - 국내 개발이 어려운 탑재체는 국제 협력을 통해 개발
파급효과 및 활용방안	□ 국내 독자적인 우주환경 감시 체계 구축을 통한 우주환경 예·경보 정확도 향상 및 이를 활용한 우주재난 대비 - 국내기술 주도의 우주환경 관측 탑재체 개발로 우주환경 위성관측 기술 경쟁력 강화 - 우주환경 감시 체계 구축을 통한 위성 오작동, 통신 장애, GPS 오차, 우주방사선 피폭 등의 우주재난 대비 - 우주환경 예·경보 대국민 서비스의 신뢰성 확보 - 안정적 우주 탐사 수행을 위한 우주환경 정보 제공
연차별 연구개발	1년차		근지구 우주환경 관측 임무 분석
	2년차		우주환경 탑재체 사양 정의
	3년차		우주환경 탑재체 및 위성 설계
	4,5년차		우주환경 탑재체 및 위성 제작
	6-8년차		위주환경 전용위성 운용 및 자료 활용
연구기간 및 소요연구비													(단위:억원)
		구 분		‘14	‘15	‘16	‘17	‘18	‘19	‘20	‘21	‘22	‘23	‘24	합계
		합 계			5	10	50	70	35	10	10	10			200

국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보와 근지구 우주환경 연구 선진화 및 우주환경 예·경보 체계 고도화

연구개발 목 표	국제 우주환경 관측위성 프로그램에 국내개발 탑재체 참여를 통한 국제공동 우주 감시망 구축
연구개발 필 요 성	- 근지구 우주환경 감시는 한 국가에서 추진하기에는 범위가 너무 넓음 - 국제협력으로 개발된 다중위성을 활용하여 우주환경 감시의 지속성, 정확도를 확보할 수 있음
주요내용 및 범위	- 우주환경의 효율적인 감시 및 비용절감을 위해 국제 우주환경 프로그램 참여를 통한 국제공동 우주환경 감시망 구축 - 해외 주도 개발 위성(예: NASA의 DYNAMIC 및 MEDICI)에 국내개발 관측기를 탑재하여 세계적 수준의 우주환경 관측 자료 확보
세부연구 내용	- 선진국 위성 프로그램 선행 연구 참여 - 근지구 우주환경 탑재체 개발 - 우주환경 관측자료 공동 활용
추진방법	□ 국제 우주환경 관측위성 탑재를 위한 관측기의 산학연 협력 개발 - 해외 위성 프로그램 참여를 위한 협약 체결 - 산학연 협력을 통해 개발한 국산 탑재체를 해외 위성에 탑재 - 관측자료의 공동 연구 및 활용을 위한 인적 교류
파급효과 및 활용방안	□ 국제 공동 우주환경 감시망 구축을 통한 우주 재난 국제공조 체계 수립 - 우주환경 자료의 공동 관측 및 활용을 통한 국제 사회 기여 - 해외 위성 프로그램 참여를 통한 국내 탑재체 기술력의 세계수준 인증 - 우주재난 대비 국제 공조 강화 - 선진국 우주기술 습득 기회 제공
연차별 연구개발	1단계(2015-16)				- 국제 협력 주제 발굴 - 학계 의견 수렴 - 국제 워크숍 개최
	2단계(2017-19)				- Phase-A&B 사업 참여 - 탑재체 사양 도출 및 예비 설계 - 제안서 공동 작성
	3단계(2020)				- 협약 체결 - 우주환경 관측위성 공동 개발을 위한 상세 설계 시작
	4단계(2021-25)				- 탑재체 개발 - 위성 발사 및 초기 운용
	5단계(2026 이후)				- 우주환경 관측 자료 공동 활용
연구기간 및 소요연구비																(단위:억원)
		구 분	‘15	‘16		‘17	‘18		‘19	‘20	‘21		‘22	‘23	‘24		‘25	‘26	합계
		합 계	1.5	1.5		1	1		1	2	2		20	50	50		10	10	150

전략목표 2. 안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명

1. 배경 및 필요성

가. 사회문화적 관점

○ 최근 NASA는 국제우주정거장에 설치할 태양코로나관측기의 공동개발을 한국 측에 제안으로써, 한국이 국제우주정거장 활용국으로 진입할 수 있는 기회임(‘13. 11.)

○ 현재까지는 외국의 관측데이터를 받아오는 수혜자 입장이나, 한국이 관측한 데이터를 세계로 분배하는 제공자로 바뀌며, 태양과 별의 과학적 난제 해결의 단초를 제공함

나. 경제․산업적 관점

○ 태양분출현상은 인공위성 피폭 및 수명단축, 무선통신장애 유발을 일으켜 사회경제적 피해를 줌

○ 태양폭발현상은 태양전파잡음을 증대시키고 고에너지입자를 발생시켜 무선통신 장애 및 고고도운항 항공기 승무원의 방사선피폭을 유발함

○ 태양분출현상을 관측하기 위해서는 태양코로나그래프가 필요하고 태양폭발현상을 관측하기 위해서는 X선영상분광기가 필요함

○ 코로나그래프와 X선영상분광기 개발을 통하여 우주용 신기술을 습득하고 기술이전을 통하여 우주산업에 기여함

○ 태양위험 관측기술은 우주환경예·경보에 직접 적용되며 인공위성 및 무선통신 등의 국가자산보호에 활용됨

다. 기술적 관점

○ 태양관측기기 등 우주관측기기의 개발은 우주핵심기술 확보를 촉진하고 산업체의 기술역량을 강화하여 신시장 창출을 할 수 있음

○ 차세대 태양코로나그래프는 우주용 성능을 만족해야 하며 그 핵심기술 중 하나인 엄폐광학기술은 LED, 광케이블 등 표면조도 측정에 활용되어 정량화된 색상과 밝기를 가진 제품군 제작 등 중소기업의 경쟁력을 강화할 것으로 기대되며, 다른 핵심 기술은 고정밀광학계 기술은 정밀공구 검사장비에 활둉이 되는 초정밀 연마 및 가공 공정가술이므로 신기술, 신산업 육성에 기여함

○ 태양코로나그래프의 검출기인 고감도 고속 CCD의 기술은 고속신호처리 기술, 영상안정화 기술, 군사용 적응광학 기술 등 첨단 기술이 적용되며, 초저조도 고석 머신비전 개발 및 고부가가치를 지닌 초정밀 공정 및 장비 개발 기술에 적용됨

○ 태양 X선 영상분광관측에 적용된 고감도 X선 측정기술은 저비용 위성탑재체 개발에 기여하고, 고감도 저비용 X선 검출기에 적용됨

2. 최종목표 및 내용

가. 최종목표

○ 안전한 우주탐사를 위한 태양활동 규명

나. 연구‧기술개발 내용

○ 지구에 영향을 미치는 코로나의 물리적 특성 규명

태양코로나의 속도, 온도, 밀도 결정: 코로나물질방출 관측연구

○ 태양 표면에서 발생하는 자기재결합 및 플레어 발생기작 규명

플레어 격변간계에서의 고에너지 입자 가속과정 연구

○ 위성 탑재 첨단기기를 이용한 태양 활동 관측시스템 개발

소형 코로나그래프: 1.5 - 30 Rs, 10분

X-선 분광관측기: 1 keV - 20 MeV, 0.1초

3. 국내‧외 기술개발 동향

가. 선진국 기술개발 동향

○ 플레어(flare) 및 코로나질량방출(CME)은 강력한 태양활동 현상으로 근지구우주환경의 극심한 변화를 발생시키는 주요 원인임. 선진국에서는 이러한 변화에 의한 우주통신 및 산업 피해를 방지하기 위하여 플레어와 CME에 대한 태양 물리학적 이해를 바탕으로 근지구우주환경 변화를 예측하고자하는 노력이 이루어지고 있음

□ 미국

(1) SOHO/LASCO

○ 1995년에 발사되어 태양-지구 사이 중력안정점(L1)에서 운용되고 있는 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)는 미항공우주국(NASA)와 유럽우주기구(ESA)의 국제협력 프로젝트로서 4.3m x 2.7m x 3.7m의 크기에 태양전지판을 펼쳤을 때 폭은 9.5 m이고, 발사시 총중량 1850kg, 탑재체 중량은 610kg에 이르는 대형 우주선(spacecraft)임

○ SOHO는 11종의 다양한 태양우주환경 관측 탑재체와 함께 1.1—30 태양반경을 관측할 수 있는 LASCO(Large Angle Spectroscopic Coronagraph)를 탑재하고 있음. LASCO는 표 1과 같이 관측시야와 방식이 각각 다른 C1, C2, C3의 3개 코로나그래프로 구성되어 있음

○ 미해군연구소(Naval Research Laboratory, NRL)의 주관 아래 영국 버밍험대학(University of Birmingham) 우주과학과(Department of Space Research, DSR), 프랑스 천문우주연구소(Laboratoire d’Astronomie Spatiale, LAS), 독일 막스플랑크초고층대기연구소(Max-Planck-Institut fur Aeronomie, MPAe)가 참여했으며, MPAe, LAS, NRL이 각각 C1, C2, C3를 담당하여 제작하였음

<그림21> SOHO에 탑재된 LASCO

(2) STEREO/COR

○ STEREO(Solar Terrestrial Relations Observatory)는 NASA의 STP(Solar Terrestrial Probes) 프로그램의 세 번째 미션으로, 지구 궤도면 상에서 지구의 앞쪽(Ahead)과 뒤쪽(Behind)에 두 대의 동일한 위성을 배치해 태양의 코로나 활동을 실시간 관측하고 있음

○ 2006년 10월 26일 발사된 STEREO의 쌍둥이 위성은 지구 앞, 뒤로 매년 ±22°씩 사이각을 늘려가면서 태양 코로나에서 발생하는 코로나 물질 방출(CME) 현상을 양 측면에서 관측하여 최초로 CME 발생과 진행 양상의 3차원적으로 이해가 가능해졌음

○ 전체 미션은 미국의 주도 아래 미국의 NRL(Naval Research Laboratory), Lockheed Solar and Astrophysics Laboratory, Goddard Space Flight Center, 영국의 버밍험 대학, Rutheford Appleton Laboratory, 독일의 Max Plank Institute for Solar System Research, 벨기에의 Center Spatiale de Leige, 프랑스의 Institut d’Optique, Institut d’Astrophysique Spatiale 등의 참여로 이루어졌음

○ 무게 약 620kg, 길이 약 1.15m 급의 쌍둥이 위성에는 태양의 CME 현상을 태양 표면에서부터 태양-지구간 공간까지 연속적으로 관측할 수 있도록 각각 다른 파장대와 시야를 가진 5개의 망원경으로 조합된 SECCHI(Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation)가 주 관측기로서 탑재되어 있음

○ 기존의 코로나그래프와 비교해 STEREO가 갖는 가장 중요한 특성은 동일한 두 대의 위성이 태양을 중심으로 특정 사이각을 갖고 공전하며 태양을 관측하고 있다는 것임. 이는 기존의 코로나그래프가 태양-지구를 잇는 연결선상에서 차폐기를 이용해 태양면을 가리기 때문에 발생하는 문제, 즉, CME 등의 활동이 발생하는 초기 단계를 관측할 수 없고, 특히 지자기 변화에 가장 큰 영향을 미치는 지구방향 CME를 제대로 관측, 추적할 수 없다는 단점을 보완하기 위해 시도되었음

○ 특히, STEREO는 하늘면에 투영된 속도 및 크기 측정에만 국한되었던 기존의 한계를 극복하여 CME 등의 실제 진행속도 및 크기를 측정할 수 있으며, 자연스럽게 낮은 코로나 지역의 현상 및 CME 등의 3차원적 구조에 대한 연구도 이루어질 수 있다는 큰 장점이 있음

<그림22> STEREO 위성 구성도

(3) CCOR(Compact Coronagraph)

○ LASCO C2 및 C3나 SECCHI COR2와 같은 외부차폐기방식의 코로나그래프에서 가장 주된 미광은 외부차폐기에서 회절되어 생기는 빛임. LASCO C2, C3와 SECCHI COR2에서도 외부차폐기에서 회절되어 발생하는 빛을 최대한 억제하기 위한 기술들이 적용되었나 그것만으로는 미광을 충분히 차단할 수 없었으며 외부차폐기 뒤쪽 광학계를 리오코로나그래프 형태로 구성해 남아있는 미광을 차단해야 했음. 만일 외부차폐기에서 발생하는 회절광을 코로나 관측에 적합한 수준으로 억제할 수 있다면 뒤쪽 광학계를 매우 단순하게 구성할 수 있으며, 위성 탑재체의 제작비용, 중량, 크기 등을 고려할 때 이는 매우 큰 장점으로 작용함.

○ 미해군연구소(NRL)는 2005년부터 이와 같은 개념의 소형코로나그래프(compact coronagraph, CCOR)를 고안하고 미해양대기청(NOAA), NASA 등과 함께 이를 위한 외부차폐기의 회절광 억제기술의 꾸준해 개발해 왔으며, 현재 이 기술은 코로나 관측에 적합한 수준까지 도달하여 기술발전단계(technology readiness level, TRL)에서 기술적으로 시연이 가능한 5단계에 진입하였음. 머지않아 이 기술을 사용한 CCOR가 실용화될 수 있을 것으로 예상되며 NASA에서는 현재 CCOR 형태의 코로나그래프 개발을 추진하고 있음

(4) EASCO

○ EASCO(Earth-Affecting Solar Causes Observatory)는 미항공우주국(NASA)에서 추진하고 있는 ILWS(International Living with a Star) 미션이다. 다양한 관측장비를 갖춘 탐사선을 라그랑주점 L5 위치(그림 4)에 보내 지속적으로 관측하는 최초의 미션으로, 우주환경 측면이나 과학적 측면에서 많은 성과를 이루어 낼 수 있을 것으로 기대함

<그림23> 라그랑주점 L5의 위치(Gopalswamy et al. 2011)

<표23> EASCO에 계획된 탑재체

관측기	관측량	시야
Magnetic and Doppler Imager (MADI)	광구 자기장, 속도	Full disk
White-light Coronagraph (WCOR)	코로나 영상	2 — 20 R⊙
Inner Coronal Imager at EUV (ICIE)	코로나 영상	0 — 1.2 R⊙
Low-frequency Radio Telescope (LRT)	동적 스펙트럼	1 — 100 R⊙
Solar Wind Plasma Instrument (SWPI)	플라스마 물리량	In situ
Solar Wind Magnetometer (MAG)	태양풍 자기장	In situ
Energetic Particle Detector (EPD)	태양고에너지입자 강도	In situ

(5) Hard X-ray Burst Spectrometer(HXRBS)/Solar Maximum Mission

○ Solar Maximum Mission(SMM)은 미국 NASA를 주축으로 수행된 우주탐사 미션으로 다양한 태양 및 우주환경 관측 기기를 탑재하고 1980년에 발사되어 1989년까지 관측을 유지하였음

○ 고에너지 입자 관측기로서 HXR 영상 및 분광기와 감마선 분광기가 최초로 탑재되어, 강한 폭발 현상인 플레어의 고에너지 연구에 중요한 자료를 제공하였음. 그 중 HXR 분광기인 HXRBS는  20–260keV 에너지 대역을 15 채널을 통하여 0.1초마다 관측하였음

○ SMM의 총 중량은 2315kg이며, HXRBS는 총 44kg 이고 소비전력은 7Watt임. 두 개의 scintillation detector는 원판형 Cs I(Na) central detector, Cs I(Na) active collimator element, Photomultiplier로 구성되어(Orwig et al. 1980) 1980년부터 1989년까지 관측을 수행하였음

(6) RHESSI(Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager)

○ RHESSI는 태양 및 천체의 Hard X-ray 영상과 분광을 위해 계획되었으며, 2002년 2월에 발사되어 현재까지 운용되고 있는 소형 위성 미션임

○ 미국 버클리 대학의 우주과학연구(Space Sciences Laboratory)를 주축으로 NASA의 Goddard Space Flight Center, 스위스의 Paul Scherrer Institute, 그리고 미국 General Dynamics가 참여하였음

○ 저궤도 지구동기 위성으로서 90분의 궤도주기 중 30분은 지구의 밤 영역으로 관측이 불가함

○ 본체는 총 중량 293kg, 직경 1.2m, 길이 2.6m 이며, 약 600km 상공에서 96.5분 주기로 지구궤도 운동을 함. 관측 에너지 영역은 3keV–17MeV이고, 특히 3-100keV 사이는 1keV의 고분해능 스펙트럼을 제공함

○ 현재 10년 이상 운용되고 있으나 발사 당시의 기대 수명은 2년이었음을 고려하면 관측의 연속성 위한 관측기 개발 및 운용이 조속히 요구됨

<그림24> RHESSI 위성 구성도

□ 유럽

(1) Solar Orbitor/Spectrometer Telescope for Imaging X-rays(STIX)

○ STIX는 Solar Orbiter 위성 미션에 탑재되는 X선 영상분광기임

○ 총 중량 1800kg, 크기 2.0m x 3.0m x 2.5m로 태양 및 우주환경 현장 관측을 위한 10개의 기기(180kg)가 탑재됨.

○ STIX는 4-150keV 에너지 영역의 분광 및 영상분광기로서 스위스 ETH 취리히의 Astronomical Institute를 중심으로 개발 중임. 분광기는 64개의 개별 Cadmium-Zinc-Telluride(CZT) planar 검출기로 구성되며, Cold finger 냉각으로 약 25도를 유지한 상태에서 작동됨. 또한 RHESSI에서 활용성이 입증된 이동형 감쇠기(attenuator) 가 부착되어 관측플럭스 포화현상을 방지함. 본 관측기기는 이전 보다 더 높은 시공간 분해능의 HXR 영상 및 분광자료를 제공할 수 있으나, 그 관측 파장대역이 상대적으로 협소함

<그림25> Solar Orbiter에 탑재된 STIX의 구성도(왼쪽) 및 탑재 위치(오른쪽)

나. 국내 기술개발 동향 및 수준

□ 한국천문연구원

○ 한국천문연구원에서는 2013년 위성탑재용 코로나그래프 개발을 위한 기획연구(조경석 등 2013)를 통하여 향후 국제 경쟁력 있는 국제수준의 과학임무를 수행하고 신뢰할 수 있는 우주환경 예경보 정보를 제공할 수 있는 코로나그래프의 요구성능을 도출하기 위해 국외의 코로나그래프 운용현황을 조사하고 국제 우주정거장 및 국내 위성의 지향 정밀도 등을 조사하였음

○ 이를 바탕으로 도출된 코로나그래프의 광학적 요구성능(시야 4-30태양반경, 공간분해능 56“/화소, 노출시간 13.5초 이내, 시간분해능 10분 이내)과 광학적 요구사항에 맞춘 지향시스템의 요구사항(1K CCD의 경우 지향정밀도 4‘, 지향안정도 1.3”/초)을 도출하였음

○ 천문연구원은 2014년까지 CME 및 고속태양풍의 근지구 우주환경 영향과정 규명연구 분야의 국제적 선도그룹 육성을 최종목표로 “태양활동과 우주환경변화”에 대해 집중적인 연구를 수행하고 있음. 선도그룹에서는 그 동안 CME와 유형 II 태양전파폭발과의 관련성 연구(Cho et al. 2008), 플레어와 관련된 CME의 자기재결합연구(Bong et al. 2006), 작은 규모의 X-선/EUV 제트의 관측연구(Kim et al. 2005b) 등을 수행하여 왔음. 우주환경예보의 적중률 향상을 위해 CME의 지구영향 정도에 대한 통계연구를 수행하여 CME의 관측물리량(속도, 지구방향정도, 자기장 방향)에 따른 지구자기장 폭풍의 규모와의 상관성 연구(Kim et al. 2005a, 2008a)를 수행하여 독자적인 예보모델을 개발하였음

□ 국립전파연구원

○ 2011년 한국전자통신연구원은 국립전파연구원의 의뢰로 정지궤도 방송통신위성(가칭 K-STAR), 소형 저궤도 위성(가칭 우주환경위성), 그리고 라그랑지안 L1-point 위성 탑재를 전재로 선진국의 주요 우주환경감시 탑재체에 대한 사양분석 연구를 수행하였음

□ 기상청

○ 후속 정지궤도 기상위성의 우주기상 탑재체로서 기상위성 조건 하에 최적의 우주기상센서를 선정하고 개발 방안을 제안하기위한 정지궤도기상위성 우주기상 탑재체 개발을 위한 기획연구(김용하 등 2011)를 수행하였음

○ 특히 이들은 국내 수요가 많은 자료를 제공할 기기, 자료의 국제 공유 가능성이 높은 기기, 우주기상 예보의 중요 입력 자료 제공 기기로서 코로나그래프가 가장 유용 하다고 제시하고 있음. 만약 우리나라가 경쟁력 있는 코로나그래프를 개발한다면 전 세계적으로 우주기상예보에 중요하게 활용될 것이라고 전망하였음

□ 학계

○ 아직 국내에는 태양관측위성 개발 경험이 없음. 국내 지상 자료와 외국의 관측 자료를 활용한 태양 관측 및 연구는 주로 서울대학교, 경희대학교에서 수행하고 있음. 서울대는 태양 채층의 미시적 관측 연구 및 태양 고분해능 자기유체 현상 연구 등이 진행되고 있으며, 경희대는 우주환경에 영향을 미치는 코로나물질방출 및 태양고에너지입자 연구에 주력하고 있음

○ 경희대학교 문용재 교수 연구팀은 태양분출현상(Kim et al. 2007, 2008b), 태양 EUV 분광관측연구(Lee et al. 2011), CME 3차원구조(Na et al. 2013), 태양프로톤 현상 연구(Park et al. 2010, 2012), 태양플레어예보(Lee et al. 2012) 및 지자기폭풍예보(Ji et al. 2012, 2013) 등에 관한 연구를 수행하고 있음. 한편 마가라 교수 팀은 태양분출현상에 대한 수치모델의 개발과 관측과의 비교 연구(Magara & Tsuneta 2008; Magara 2010)를 수행하고 있음

○ 서울대학교 채종철 교수 연구팀은 태양대기의 자기유체역학적 특성 이해를 위한 연구에 집중하고 있음. 주요 연구분야로는 홍염과 필라멘트의 구조, 형성, 분출에 대한 연구(Lim & Chae 2009), 광구와 채층의 작은 규모의 자기상쇄현상 연구(Park et al. 2009), 자기나선도 구조와 측정연구(Jeong & Chae 2007), 코로나루프(Kwon & Chae 2008) 등이 있음

4. 추진전략

○ NASA와 같은 기관과의 국제공동개발을 통해 부족한 우주핵심기술을 이전받고 관련 기술 및 연구인력을 양성

최근 미국의 어려운 경제상황 때문에 NASA에서는 적극적으로 국제협력 파트너를 찾고 있으며, 코로나그래프의 개발에 한국의 참여를 타진해 옴

NASA에서 제안되고 있는 국제우주정거장용 코로나그래프 개발에 참여 (2017년): 주로 전자부 설계와 제작에 참여

국제공동개발을 통해 개발된 코로나그래프를 국내 소형위성이나 중형위성에 탑재: 전자부 제작과 광학 설계에 참여

L5미션용 탐사선의 탑재 목적으로 코로나그래프 개발에 참여 (2022년): 전자부와 광학부의 설계와 제작을 독자적으로 수행

○ SOHO/LASCO를 이을 코로나그래프 개발을 통해 세계적 과학난제 해결에 도전

SOHO는 이미 기대수명을 넘겨 곧 활동을 중지할 것으로 예상되며, 2022년까지 SOHO/LASCO를 이을 후속 위성용 코로나그래프 개발 계획이 없음

향후 코로나그래프 개발을 위한 계획을 우주개발 중장기계획에 반영하고 국가우주개발계획의 연장선상에서 진행될 수 있도록 노력

5. 전략과제 및 주요 연구개발 내용

전략과제	개 요
국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구	한 미 공동으로 차세대 소형 코로나그래프를 개발하여 국제우주정거장에 설치하고 공동활용
중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구	국제우주정거장사업 참여를 통해 확보한 코로나그래프 개발기술을 바탕으로 국제 Top 수준의 연구사업 참여를 통해 국격제고 및 우주환경의 핵심난제 해결
국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구	국제우주정거장 및 국제공동태양탐사선 개발 참여 경험을 국내 탑재체 개발에 적용하여 독자적인 코로나그래프와 X-선 영상분광관측기를 확보

1) 국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구

○ 연구기술개발 목표

한·미 공동 차세대 소형 코로나그래프를 개발하여 국제우주정거장에 설치하고 태양 코로나의 온도, 밀도, 속도 결정 등의 물리적 특성연구에 활용

○ 주요연구내용

코로나물질방출(Coronal Mass Ejection: CME)의 초기발생과 운동 관측을 위한 광대역(4–30 Rs) 코로나 관측기술 개발

Flight 소프[트웨어 개발

광학부와 전자부의 인터페이스 통합화

국제우주정거장 설치 및 운영

온도	밀도	속도

<그림26> 태양코로나물리량 예상 결과 및 우주정거장용 코로나그래프 개념도

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1차년도	공동연구협의
2차년도	국제우주정거장용 소형코로나그래프 기본설계
3차년도	국제우주정거장용 소형코로나그래프 상세설계
4-5차년도	국제우주정거장용 소형코로나그래프 제작 및 시험
6차년도	국제우주정거장 설치
7-11차년도	운영 및 코로나의 온도와 속도 등 물리적 특성 연구

○ 연구기술・인프라 수준 및 목표

<표24> 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구관련 연구분야의 수준 및 목표

연구분야	연구수준 (%)	전문인력 보유정도(%)	연구목표 (%)
CME 발생 및 가속과정	50	50	60
지구에 영향을 미치는 CME의 물리적 특성	70	50	80

<표25> 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 관련 기술분야의 수준 및 목표

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도 (%)	인프라 구축정도 (%)	기술목표 (%)	확보 방안
엄폐기술	60	60	50	70	국제공동
이산광제거기술	50	60	50	60	국제공동
지향안정도 유지기술	30	40	40	40	독자개발
우주광학 기술	30	40	40	40	독자개발
광기계 기술	50	40	40	60	독자개발
전자기술	80	40	40	85	독자개발

○ 추진방법 : 한미공동코로나그래프 개발을 통한 공동연구수행

NASA: 광학계 설계 및 제작 전담

한국: 영상안정화 시스템, 전자부, 검출부 제작

한미공동: 태양코로나 및 CME 관측연구

○ 소요예산 추정

(단위 : 백만원)

년도	계
1차년도	300
2차년도	1,200
3차년도	2,500
4차년도	3,000
5차년도	3,000
6차년도	3,000
7차년도	200
8차년도	200
9차년도	200
10차년도	200
11차년도	200
합계	14,000

2) 중력안정점 L5용 국제공동 태양탐사선 개발참여를 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구

○ 연구기술개발 목표

미국 유럽연합 등과 태양-지구 측면 관측을 통한 지구에 영향을 미치는 태양활동 예측

○ 주요연구내용

대형태양권 탐사위성용 차세대 코로나그래프 국제공동개발 참여

중력안정점 L5 위치에 태양탐사선을 보내 태양 분출의 지구 도달과정을 관측

<그림27> 중력안정점 L5 미션(EASCIO)의 운영궤도

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1차년도	공동연구협의
2차년도	L5용 소형코로나그래프 기본설계
3차년도	L5용 소형코로나그래프 상세설계
4-6차년도	L5용 소형코로나그래프 제작 및 시험
7차년도	위성 탑재 시험
8-14차년도	운영 및 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구

○ 연구기술수준 및 인프라 수준

<표26> 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구 관련 연구분야의 수준 및 목표

연구분야	연구수준(%)	전문인력 보유정도(%)	연구목표 (%)
CME 발생 및 가속과정	50	50	60
지구에 영향을 미치는 CME의 물리적 특성	70	50	80

<표27> 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구 관련 기술분야의 수준 및 목표

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도 (%)	인프라 구축정도 (%)	기술목표	확보방안
엄폐기술	60	60	50	75	국제공동
이산광제거기술	50	60	50	65	국제공동
지향안정도 유지기술	30	40	40	60	국제공동
우주광학 기술	30	40	40	45	독자개발
광기계 기술	50	40	40	65	독자개발
전자기술	80	40	40	90	독자개발

○ 추진전략 및 추진방법 : 미국, 유럽연합과 국제공동개발 및 공동연구

미국: 우주탐사선 개발 및 운영

유럽연합: 운영소프트웨어 개발

한국: 광학계, 전자부, 검출부 참여

한국, 미국, 유럽연합 : 코로나물질방출의 지구방향 속도와 3차원 구조 정밀 관측

○ 소요예산 추정

(단위 : 백만원)

년도	계
1차년도	400
2차년도	2,600
3차년도	3,000
4차년도	4,500
5차년도	9,000
6차년도	6,000
7차년도	4,500
8차년도	300
9차년도	300
10차년도	300
11차년도	300
12차년도	300
13차년도	300
14차년도	300
합계	32,100

3) 국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구

○ 연구기술개발 목표

차세대 소형 코로나그래프와 X-선 영상분광관측기를 활용한 태양분출과 자기재결합의 과학적 규명

○ 주요연구내용

차세대 소형 코로나그래프와 X-선 영상분광관측기를 국내주도로 개발하여 국내 위성에 탑재하여 발사 운용함

코로나그래프 (1.5 – 10 Rs) X-선 영상분광기 (1 keV – 20 MeV, 0.1초) 동시관측을 통하여 태양자기재결합과 코로나물질방출의 상관성 규명

<그림28> 중형위성 탑재용 X-선 영상분광기와 코로나그래프를 활용한 태양분출 및 자기재결합 관측 개념도

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1-3차년도	X-선 영상분광기 기반기술 개발
4차년도	위성임무 분석
5차년도	국내위성용 소형코로나그래프 및 X-선 영상분광기 기본설계
6차년도	국내위성용 소형코로나그래프 및 X-선 영상분광기 상세설계
7-9차년도	국내위성용 소형코로나그래프 및 X-선 영상분광기 제작 및 시험
10차년도	국내위성 탑재 및 시험
11-14차년도	운영 및 자기재결합을 통한 분출 발생과정 연구

○ 연구기술수준 및 인프라 수준

<표28> 태양분출과 자기재결합 연구 관련 연구분야의 수준 및 목표

연구분야	연구수준(%)	전문인력 보유정도(%)	연구목표 (%)
CME 발생 및 가속과정	50	50	70
지구에 영향을 미치는 CME의 물리적 특성	70	50	90
태양 고에너지 입자 가속과정	30	30	40
태양 플레어 발생 메카니즘	50	50	60

<표29> 태양분출과 자기재결합 연구 관련 기술분야의 수준 및 목표

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도 (%)	인프라 구축정도 (%)	기술목표 (%)	확보방안
엄폐기술	60	60	50	75	국제공동
이산광제거기술	50	60	50	65	국제공동
지향안정도 유지기술	30	40	40	60	국제공동
우주광학 기술	30	40	40	45	독자개발
광기계 기술	50	40	40	65	독자개발
X-선 검출기술	30	30	30	50	국제공동
검출기 포화방지 기술	20	10	10	30	독자개발
전자기술	80	40	40	90	독자개발

○ 추진전략 및 추진방법 : 광학, 전자 및 검출부까지 국내기술로 코로나그래프 독자개발 및 UC Berkely와 유럽연합과 인적교류를 통한 X-선 영상분광기 기술 축적

대학 : 코로나그래프 광학계 설계, X-선 검출기 설계 참여

출연연 : 코로나그래프 자체 제작, X-선 영상분광기 제작 참여

국내 연구 : 자기재결합을 통한 분출 발생과정 연구

○ 소요예산 추정

(단위 : 백만원)

년도	계
1차년도	500
2차년도	1,000
3차년도	1,000
4차년도	2,500
5차년도	5,000
6차년도	7,000
7차년도	12,000
8차년도	12,000
9차년도	12,000
10차년도	7,000
11차년도	500
12차년도	500
13차년도	500
14차년도	500
합계	204,500

6. 중점추진과제 TRM

2-1. 국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구

2-2. 중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구

2-3. 국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구

세부전략과제 RFP

국제우주정거장용 차세대코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도등 물리적 특성 연구

연구개발 목 표	한 미 공동으로 차세대 소형 코로나그래프를 개발하여 국제우주정거장에 설치하고 공동활용
연구개발 필 요 성	코로나그래프는 우주환경예경보에 필수관측기기임. 세계 유일의 코로나그래프인 SOHO/LASCO의 노후화로 새로운 코로나그래프 개발이 필요함. NASA는 한미공동으로 국제우주정거장용 소형코로나그래프 공동개발을 제안해 옴
주요내용 및 범위	코로나물질방출(Coronal Mass Ejection: CME)의 초기발생과 운동 관측을 위한 광대역(4 – 30 Rs) 코로나 관측기술 개발
세부연구 내용	- 추진계획수립 - 전자부 및 검출부 개발 - 영상안정화시스템 설계 및 제작실험 - Flight 소프트웨어 개발 - 광학부와 전자부의 인터페이스 통합화 - 국제우주정거장 설치 및 운영
추진방법	- 한미공동으로 과제수행 - NASA: 광학계 설계 및 제작 전담 - 한국: 영상안정화 시스템, 전자부, 검출부 제작
파급효과 및 활용방안	- 우리나라 위성을 위한 우주기반 코로나그래프의 핵심기술 확보 - 인류의 활동 영역 확대를 위한 정보제공 - 국립전파연구원과 기상청에 우주환경핵심자료제공을 통한 국가 위성 및 통신 보호
연차별 연구개발	1년차			공동연구협의
	2년차			국제우주정거장용 소형코로나그래프 기본설계
	3년차			국제우주정거장용 소형코로나그래프 상세설계
	4-5년차			국제우주정거장용 소형코로나그래프 제작 및 시험
	6년차			국제우주정거장 설치
	7-11년차			운영
연구기간 및 소요연구비													(단위:억원)
		구 분	‘15		‘16	‘17	‘18	‘19	‘20	‘21	‘22	‘23	‘24	‘25	합계
		합 계	3		12	25	30	30	30	2	2	2	2	2	140

중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구

연구개발 목 표	미국 유럽연합 등과 국제공동으로 대형태양권 탐사위성용 차세대 코로나그래프를 개발하여 공동활용함
연구개발 필 요 성	국제우주정거장사업 참여를 통해 확보한 코로나그래프 개발기술을 바탕으로 국제 Top 수준의 연구사업 참여를 통해 국격제고 및 우주환경의 핵심난제 해결
주요내용 및 범위	중력안정점 L5 위치에 보내 지속적으로 관측하는 최초의 우주미션에 참여하여 태양 분출의 지구 도달과정을 측면 관측하여 안전한 우주탐사 정보 제공
세부연구 내용	- 광학계 설계 (2 –20 Rs) 및 제작 참여 - 전자부 및 검출부 개발 - 운용 소프트웨어 개발 - 광학부와 전자부의 인터페이스 통합화 - 태양권탐사위성 탑재 및 실험
추진방법	- 미국, 유럽연합과 국제공동개발 - 미국: 우주탐사선 개발 및 운영 - 유럽연합: 운영소프트웨어 개발 - 한국: 광학계, 전자부, 검출부 참여
파급효과 및 활용방안	우주환경변화의 가장 큰 원인인 코로나물질방출의 과학적 문제 규명 우주관측 자원의 국제공동활용으로 국제 사회의 기여 국제프로그램 참여를 통하여 인력양성 및 국내 주도 우주관측기기 개발의 초석 마련
연차별 연구개발	1년차			공동연구협의
	2년차			중력안정점 L5용 소형코로나그래프 기본설계
	3년차			중력안정점 L5용 소형코로나그래프 상세설계
	4-6년차			중력안정점 L5용 소형코로나그래프 제작 및 시험
	7년차			태양권탐사위성 탑재 및 시험
	8-14년차			운영
연구기간 및 소요연구비																		(단위:억원)
		구 분	‘19		‘20	‘21	‘22		‘23	‘24	‘25	‘26		‘27	‘28	‘29	‘30		‘31	‘32	합계
		합 계	4		26	30	45		90	60	45	3		3	3	3	3		3	3	321

국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구

연구개발 목 표	차세대 소형 코로나그래프와 X-선 영상분광관측기를 국내주도로 개발하여 국내 위성에 탑재하여 발사 운용함
연구개발 필 요 성	국제우주정거장 및 국제공동태양탐사선 개발 참여 경험을 국내 탑재체 개발에 적용하여 독자적인 코로나그래프와 X-선 영상분광관측기를 확보
주요내용 및 범위	코로나그래프 (1.5 – 10 Rs) X-선 영상분광기 (1 keV – 20 MeV, 0.1초) 동시관측을 통하여 태양자기재결합과 코로나물질방출의 상관성 규명
세부연구 내용	- X-선 영상분광기 기반기술 개발 - 위성임무 분석 - 코로나그래프 광학계, 전자부, 검출부 개발 - X-선 영상분광기 전자부 및 검출부 개발 - 운용 소프트웨어 개발 - 인터페이스 통합화 - 국내 중소형 위성을 이용하여 발사 운영
추진방법	- 광학, 전자 및 검출부까지 국내기술로 코로나그래프 독자개발 - UC Berkely와 유럽연합과 인적교류를 통한 X-선 영상분광기 기술 축적 - 대학: 코로나그래프 광학계 설계, X-선 검출기 설계 참여 - 출연연 : 코로나그래프 자체 제작, X-선 영상분광기 제작 참여
파급효과 및 활용방안	- 국내 주도의 우주관측기기 개발로 국제 사회의 기여 - 태양자기재결합과 코로나물질방출의 상관성 규명으로 세계적 과학 난제 규명 - 우주환경 핵심자료제공을 통한 국가 위성 및 통신 보호
연차별 연구개발	1-3년차			X-선 영상분광기 기반기술 개발
	4년차			위성임무 분석
	5년차			국내위성용 소형코로나그래프 및 X-선 영상분광기 기본설계
	6년차			국내위성용 소형코로나그래프 및 X-선 영상분광기 상세설계
	7-9년차			국내위성용 소형코로나그래프 및 X-선 영상분광기 제작 및 시험
	10년차			국내위성 탑재 및 시험
	11-14년차			운영
연구기간 및 소요연구비																		(단위:억원)
		구 분	‘23		‘24	‘25	‘26		‘27	‘28	‘29	‘30		‘31	‘32	‘33	‘34		‘35	‘36	합계
		합 계	5		10	10	200		200	250	300	350		400	300	5	5		5	5	2,045

중점추진과제 3. 우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화연구

1. 배경 및 필요성

가. 사회문화적 관점

○ 허블우주망원경은 인류의 우주에 대한 사고의 패러다임을 바꾼 과학적 지식을 창출

○ 우주망원경을 한국 주도로 개발·운용하는 역량을 확보하여, 한국의 우주개발 명분 제공과 인류 지식 확장에 기여 가능

○ 제2차 우주개발 중장기 계획에 따르면 2020년대에 한국주도 국제협력 우주망원경 개발하여 세계 수준의 우주과학 연구 성과 창출 및 우주산업 수출기반 조성 목표

○ 따라서, 가능한 국내의 모든 우주기술 및 인프라를 활용하여 저비용이면서도 창의적 과학 주제를 선도해 나갈 수 있는 프로젝트 개발을 통해 한국이 현대 천문학의 핫 이슈를 주도해 나갈 수 있는 기회 개발 필요

○ 빅뱅 이후 전체 우주역사의 90%에 해당하는 시기에서 첫번째 별의 생성, 초기 은하들의 형성과 진화 등과 같은 우주 초기 및 은하의 진화를 연구하기 위해 높은 감도, 고분해능의 우주망원경이 필요

<그림 29> 우주의 진화과정

○ 우주망원경을 이용해 관측한 미행성체 벨트들과 자라나는 행성들로 구성되는 어린 행성계의 모습은 태양계뿐만이 아니라 다른 외계 행성의 발견 및 물리적 특성을 파악 가능

<그림 30> 미행성체 충돌 상상도

나. 경제․산업적 관점

○ 적외선 우주망원경은 국방 분야에서 주야에 상관없이 지상을 감시하는 수단으로 활용되어 있어 최첨단 관측 장비로 구분되며, 수출 제한 품목으로 규정

○ 국토 및 해양의 감시 및 자연적 재해 및 재난의 모니터링을 위한 수요 증대로 인하여 우주공간에서의 적외선 영상 시스템을 통한 관측 기술이 요구

○ 우주망원경은 재난 및 자연재해로 인한 사회적 비용 감소를 위한 국가 재난 감시 시스템과 안보/국방을 위한 감시 시스템 등의 위성 개발에 매우 중요한 전략 기술로 국산화 및 기술적 자립이 필수적

○ 우주망원경 기술은 여러 타 산업 파급효과가 큰 첨단 융복합 기술로서, 우주분야 원천기술들은 타 산업과 연계되어 활용 가능성이 매우 큼

○ 적외선 탑재체는 지상 감시를 위해 위성 및 항공기에 탑재하는 고가의 장비로, 전체 시스템이 국산화되고 가격 경쟁력이 확보될 경우 국내는 물론 해외 위성 개발 기관으로의 수출이 가능

○ 우주개발사업 세부 실천 로드맵 상 미확보 기술의 확보가 가능: 적외선 탑재체, 우주탐사를 위한 고정밀 자세제어 기술, 위성 영상 활용 고도화 등

다. 과학․기술적 관점

○ 적외선은 마지막 남은 천문학적 미답 영역으로, 먼지구름 속의 별과 행성의 탄생으로부터 우주 초기 은하의 진화까지 연구 가능

○ 순수 과학을 위한 우주 망원경은 국제 협력 및 기술 이전이 용이하여 국제선도 미션에 참여가 가능하고, 국방/산업 분야에서는 획득이 까다로운 첨단 우주 기술 습득이 가능

○ 우주 망원경은 첨단 기술이 총 망라되는 융복합 기술의 결정체로써  국가 우주 기술 및 우주 산업 경쟁력 확대에 기여

○ 최근 천문학 연구의 동향은 지상 및 우주에서의 다양한 파장 영역에 대한 관측 이용

○ 최근 천문우주과학 목적뿐만 아니라 상업, 군사적 목적을 위해서도 적외선 우주망원경에 대한 수요가 늘어나고 있는 추세임

○ 적외선 파장대는 지구대기에 의한 강한 방출광의 영향으로 지상관측보다는 우주에서의 관측이 매우 효율적임

<그림31> 각 파장 빛에 대한 대기의 불투명도

2. 최종목표 및 내용

가. 최종목표

○ 국내외 인공위성에 첨단 우주망원경을 탑재하여 우주를 관측함으로써
우주에 대한 인류지식 증대, 생명의 기원에 대한 이해 및 우주개발능력을 강화

나. 연구‧기술개발 내용

○ 차세대 소형위성 프로그램

다양한 파장 대역에서의 우주망원경에 필요한 기초/핵심 기술을 선정하여 차세대 소형위성 우주망원경에서 실험 및 검증하며, 특정 과학임무를 수행

L2 궤도에서 소형위성을 운용하여 궤도천이기술 및 심우주 관측 우주망원경 기술 확보

○ 500 kg 급 위성활용 및 자립기술 확보를 위한 국제협력 우주망원경 프로그램

○ 창의적 빅사이언스 구현을 위한 우주망원경 개발

우리 발사체를 이용한 대형우주망원경 프로그램을 통해 국제 선도

<그림32> 우주망원경 개발 전략 로드맵

3. 국내‧외 기술개발 동향

가. 선진국 기술개발 동향

○ 일본 ISAS/JAXA에서는 적외선 우주망원경 AKARI (ASTRO-F)를 발사 및 운용하여 근, 중, 원적외선 연구분야에서 많은 과학적인 성과를 도출

○ 일본 ISAS/JAXA에서는 국제 협력으로 3m급 차세대 대형 적외선 우주망원경으로 SPICA 프로젝트를 진행 중

○ 유럽 ESA에서는 3m급 적외선 우주망원경 Herschel을 발사/운용하였고, 이를 통해 많은 과학적 성과를 창출하고 있음

○ 유럽 ESA에서는 2015~2025년도 차세대 우주과학에 대한 계획 수립을 위한 'Cosmic Vision'을 만들고 있는데, 이중 하나의 후보로 'EUCLID‘ 프로젝트를 선정하여 진행 중임

○ 미국 NASA에서는 근적외선에서 최적화된 차세대 6m급 적외선 우주망원경 프로젝트로 JWST를 추진 중임

JWST: L2궤도, 차세대 6m급 근적외선 우주망원경, 미국, 2018

EUCLID: L2궤도, 우주가속팽창 규명을 위한 근적외선 우주망원경, EU, 2020

WFIRST: L2궤도, 우주가속팽창 규명 및 외계행성 탐색을 위한 근적외선 우주망원경, 미국, 2023

SPICA: L2궤도, 차세대 3m급 중/원적외선 우주망원경, 일본 및 EU, 2027

Millimetron: L2궤도, 10m급 테라헤르츠 우주망원경, 러시아, TBD

<그림33> 미국과 유럽의 우주과학 위성 로드맵

나. 국내 기술개발 동향 및 수준

□ 한국천문연구원

○ 지상 근적외선 카메라인 KASINICS를 개발하여 지상 망원경에 부착해 과학 연구를 수행하고 있음

○ 로켓탑재체로서 근적외선 카메라를 장착하여 적외선 우주배경복사연구를 위한 CIBER의 개발에 참가하였음

○ 과학위성 3호의 주탑재체인 우주용 근적외선 카메라 MIRIS 개발 / 발사하여  운용하고 있음

○ 미국 텍사스 대학과 공동으로 적외선 광대역 고분산 분광기를 개발하여 시험  운영 중임

○ 대형 적외선 우주망원경 SPICA 프로젝트에서 근적외선 기기 개발을 위한 기획연구를 수행

○ 차세대소형위성 1호 주탑재체 근적외선영상분광기 NISS 개발중

□ 항공우주연구원

○ 다목적실용위성 시리즈의 하나로 적외선 관측위성을 개발 중

○ 지구환경 및 기후변화 감시 위성 기반기술 연구를 위해 정지궤도 적외선 탑재체 전자장치를 개발함

□ 학계

○ 서울대학교 천문학전공팀은 적외선 관측 자료처리 및 과학연구로 일본 적외선 우주망원경 AKARI 프로젝트에 참가하였고, 이를 통해 많은 과학적인 성과를 냄

□ 기업계

○ (주) i3 system은 냉각형 적외선 센서를 개발하여, MIRIS의 지구관측카메라, 군사용 카메라 등에 활용되고 있음

○ 삼성전자 등 일부 기업에서 상용 및 군용 우주용 적외선 카메라를 조립 생산 및 시험

○ (주) 그린광학은 우주용 적외선 광학 소재의 가공 및 코팅 수행

4. 추진전략

○ 천문학의 큰 이슈 해결을 위해서는 대형 첨단 연구시설이 필요한데, 이에 대한 개발을  위해서는 공동협력을 하는 것이 유리

○ 국제 공동 개발에 있어 이전 프로젝트 개발로 얻은 산학연 네트워크를 충분히 활용

<그림34> 우주망원경개발 추진전략

○ 국내 최고 수준의 우주용 적외선 기기 기술을 바탕으로 국내에서 개발 가능한 특화된  부분에서 경쟁력을 찾는 것이 중요

○ 소형 우주용 탑재체 개발을 통해 우주 핵심 기술 보유 및 인력 양성이 필요

○ 국제 공동 개발의 이점을 활용해 인력 파견, 전문가 초빙 등을 통해 내부인력의 기술 축척을 유도하고 역할 배분을 효율적으로 하여, 체계적인 기술 인력을 양성

<그림35> 우주망원경핵심기술과 과학연구주제와의 연관성

5. 전략과제 및 주요 연구개발 내용

전략과제	개 요
차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보	국내 우주핵심 기술 확보와 소규모 과학주제를 달성하기 위한 소형 우주망원경을 개발
적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구	국제공동 프로젝트의 참여를 통해 우주 별탄생 역사 및 은하 진화 연구를 위한 적외선 광시야 영상 탐사 관측 수행
중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구	국내 주도로 우주의 기원 연구를 위한 창의적인 과학 주제를 발굴하여 이를 위한 우주망원경을 개발

1) 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보

○ 연구기술개발 목표

(과학적) 광시야 탐색 연구, 독자적인 과학연구 및 국제협력 기반 구축

(기술적) 차세대소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술 개발 및 L2 궤도 운용 기술 확보

(사회적) 산학연 핵심원천 소요 기술 요구의 다변화

○ 주요연구내용

광시야 영상 및 분광기술 개발

우리은하 및 태양계 성간물질의 분포 및 순환 연구

우주초기의 거대구조의 이해

별탄생 영역에서의 별생성 이해

적외선/고에너지/자외선 관측기술 개발

L2 궤도 위성 운용을 위한 요소 기술 개발

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1차년도	소형 우주망원경의 요구조건 및 과학임무 설정
2차년도	우주망원경 기본 및 상세설계
3차년도	우주망원경 시험인증모델 제작 및 시험
4차년도	우주망원경 비행모델 제작 및 시험
5차년도	우주망원경 탑재 및 시험
6차년도	우주망원경 운용 및 광시야 탐색 연구

○ 연구기술・인프라 수준 및 목표

<표30> 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 관련 연구분야의 수준 및 목표

연구분야	연구수준(%)	전문인력 보유정도(%)	연구수준 목표 (%)
성간물질의 구조	60	50	65
우주초기 거대구조	60	40	65
우리은하 및 가까운 은하 별탄생 연구	70	60	75

<표31> 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보관련 기술분야의 수준 및 목표

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도 (%)	인프라 구축정도 (%)	기술목표 (%)	확보방안
광설계 및 잡광해석 기술	70	80	60	75	국제공동
다천체 분광기술	30	20	10	35	국제공동
적외선/자외선/고에너지 센서 구동기술	40	40	30	50	독자개발

○ 추진전략 및 추진방법

국내에서 추진하기 어려운 파트에서는 국제적인 자문을 받음

여러 소형 우주망원경 프로젝트 수행을 통해 국내 우주핵심기술의 확보

국내 우주기술을 바탕으로 소형 우주망원경에 대한 설계 및 과학임무 설정

국내 연구소 및 학계와의 협력을 통해 프로젝트를 추진

다천체 분광 관측기술 확보를 위한 전문 인력 양성 및 해외 파견

○ 소요예산 추정

<표32> 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 관련 2017년 발사 예산

(예정, 탑재체 예산만 포함)

(단위 : 백만원)

년도	계
1차년도	1,000
2차년도	400
3차년도	300
4차년도	200
5차년도	200
6차년도	200
합계	23,000

<표33>  차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보 관련 2030년 발사 예산

(예정, 전체 예산)

년도	계
1차년도	2,000
2차년도	5,000
3차년도	7,000
4차년도	9,000
5차년도	5,000
6차년도	2,000
7차년도
8차년도
합계	34,000

2) 적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별탄생 역사 및 은하진화연구

○ 연구기술개발 목표

(과학적) 국제선도적 우주 별탄생 역사 및 은하 진화 연구를 위한 적외선 우주망원경 국제공동개발

(기술적) 국제공동연구기반을 통한 운용기술 확보 및 기술검증

(사회적) 산업체 기술 국제화 진입

○ 주요연구내용

적외선 광시야 영상 분광기기 개발

적외선 우주망원경을 활용하여 전천/광시야 영상/분광 탐사 수행

우주 초기의 진화 양상 파악

무거운 은하들/초기 은하단/초기 천체들의 특성 및 진화

활동성 은하핵 (블랙홀)의 진화 및 별생성과의 상호피드백

우리은하내의 성간물질의 순환 조사

별생성영역 및 원시성 연구

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1,2차년도	국제공동 연구 협의, 역할 분담 및 과학요구조건 도출
3차년도	적외선 우주망원경 기본설계
4차년도	적외선 우주망원경 상세설계
5,6차년도	적외선 우주망원경 제작 및 시험
7차년도	적외선 우주망원경 탑재 및 시험
8,9,10차년도	적외선 우주망원경 운용 및 우주 별탄생 역사와 은하진화연구

○ 연구기술수준 및 인프라 수준(세계최고선진국이 100기준일 때 우리수준)

<표34> 우주 별탄생 역사 및 은하진화연구 관련 연구분야의 수준

연구분야	연구수준 (%)	전문인력 보유정도(%)	연구목표 (%)
은하/은하단의 별탄생 특성 및 진화	50	40	60
활동성은하핵의 진화 및 상호작용	40	30	50
성간물질의 순환	50	40	60
별생성 영역 및 원시성	50	30	60

<표35> 우주 별탄생 역사 및 은하진화연구 관련 기술분야의 수준

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도 (%)	인프라 구축정도 (%)	기술목표 (%)	확보방안
필터 및 영상분광기술	40	30	30	45	국제협력
적외선센서구동기술	60	70	50	70	국제협력
고정밀 자세제어 기술	40	40	30	50	국제협력
고속대용량데이터 IF 기술	80	80	80	90	국제협력

○ 추진전략 및 추진방법

국내 독자적인 예산과 기술 확보가 어려운 프로젝트에 대해 국제협력 프로젝트 모색

국내 우주기술을 바탕으로 국제공동협력을 추진하여 적외선 광시야/분광 기기 개발

국내 연구소 및 학계와의 협력을 통해 프로젝트를 추진

지상 거대망원경과의 협업을 통해 과학 연구 시너지 창출

○ 소요예산 추정

(단위 : 백만원)

년도	계
1,2차년도	1,900
3차년도	2,000
4차년도	2,000
5,6차년도	4,000
7차년도	1,800
8,9,10차년도	3,300
합계	15,000

3) 중대형 위성을 활용한 암흑에너지, 우주팽창 연구

○ 연구기술개발 목표

(과학적) 국내 중대형 위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구

(기술적) 핵심 검출기 기술 및 우주망원경 기술 국제화

(사회적) 산업체 기술 수출 및 고도화

○ 주요연구내용

적외선 광시야 영상 및 분광 기기 개발

암흑에너지의 기원 규명

우주의 거대구조 및 암흑물질의 구조 규명

외계행성 발견과 외계행성의 특성 연구

항성 및 행성계의 기원과 원시행성계 원반 특성 연구

○ 년도별 연구내용

년도	연구내용
1,2차년도	우주망원경의 요구조건 및 과학임무 설정
3차년도	우주망원경 기본설계
4차년도	우주망원경 상세설계
5,6차년도	우주망원경 시험인증모델 제작 및 시험
7,8차년도	우주망원경 비행모델 제작 및 시험
9차년도	우주망원경 탑재 및 시험
10,11차년도	우주망원경 운용 및 우주팽창 연구

○ 연구기술수준 및 인프라 수준

<표36> 중대형 위성을 활용한 암흑에너지, 우주팽창 연구 관련 연구분야의 수준

연구분야	연구수준 (%)	전문인력 보유정도(%)	연구목표 (%)
암흑에너지 분포	30	20	40
우주거대구조의 통계적 성질	50	30	65
암흑물질의 성질	10	10	15

<표37> 중대형 위성을 활용한 암흑에너지, 우주팽창 연구 관련 기술분야의 수준

기술분야	기술수준 (%)	전문인력 보유정도 (%)	인프라 구축정도 (%)	기술목표 (%)	확보방안
광긱계 냉각 및 열해석기술	70	80	70	80	국제협력
적외선센서구동기술	60	70	50	70	국제협력
우주용 SiC 기술	70	70	70	80	국제협력
우주용 적외선/테라헤르쯔기술	60	70	50	70	국제협력
고속대용량데이터 IF 기술	80	80	80	90	국제협력
검교정 및 우주환경시험 기술	60	60	50	70	국제협력

○ 추진전략 및 추진방법

국내에서 추진하기 어려운 파트는 국제 협력을 도모함

국내 우주기술을 바탕으로 중형 우주망원경에 대한 설계 및 과학임무 설정

국내 연구소 및 학계와의 협력을 통해 프로젝트를 추진

○ 소요예산 추정

(단위 : 백만원)

년도	계
1,2차년도	4,500
3차년도	16,500
4차년도	15,000
5,6차년도	30,000
7,8차년도	60,000
9차년도	45,000
10차년도	37,000
11,12,13,14,15차년도	4,000
합계	213,000

6. 중점추진과제 TRM

3-1. 차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술 개발

3-2. 적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구

3-3. 중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구

□ 세부전략과제 RFP

우주핵심기술 확보를 위한 소형위성용 우주망원경 개발

연구개발 목 표	국내 우주 핵심 기술 확보와 규모는 작으나 영향력있는 과학주제를 달성하기 위한 소형 우주망원경을 개발함
연구개발 필 요 성	넓은 광시야 및 특정 영역에 대한 분광 / 영상 탐사를 통해 우리은하에서의 성간물질 및 우주 초기의 공간적 분포 연구
주요내용 및 범위	- 광시야 영상 및 분광 기기 개발 - 성간물질의 분포 및 순환 연구 - 우주초기의 거대구조의 이해 - 별탄생 영역에서의 별생성 이해 - L2 궤도 위성 운용을 위한 요소기술 개발
세부연구 내용	- 성간물질의 순환 기작 - 은하간 물질의 기원 - 별탄생 영역 및 원시성 연구 - 초기 별탄생과 주변물질 연구
추진방법	- 국내에서 추진하기 어려운 파트에서는 국제적인 자문을 받음 - 여러 소형 우주망원경 프로젝트 수행을 통해 국내 우주핵심기술을 확보 - 국내 우주기술을 바탕으로 소형 우주망원경에 대한 설계 및 과학임무 설정 - 국내 연구소 및 학계와의 협력을 통해 프로젝트를 추진 - 새로운 우주 관측기술 확보를 위한 전문 인력 양성 및 해외파견
파급효과 및 활용방안	- 소형 우주망원경 활용할 수 있는 국내 과학연구 그룹 육성 - 국내기술로 우주망원경 개발을 위한 기술력 확보 - 국민의 우주에의 관심도 증가로 과학적 이해 증진 - 과학연구 인력 양성 및 연구집단 육성
연차별 연구개발	1차년		소형 우주망원경의 요구조건 및 과학임무 설정
	2차년		우주망원경 기본 및 상세설계
	3차년		우주망원경 시험인증모델 제작 및 시험
	4차년		우주망원경 비행모델 제작 및 시험
	5차년		우주망원경 탑재 및 시험
	6차년		우주망원경 운용
연구기간 및 소요연구비																			(단위:억원)
		구 분		‘14	‘15	‘16	‘17		‘18	‘19	-	‘24	‘25		‘26	‘27	‘28	‘29		‘30	‘31	계
		합 계		10	4	3	4		2	2		20	50		70	90	50	20		2	2	329

적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별탄생역사 및 은하진화연구

연구개발 목 표	적외선 우주망원경의 국제공동 프로젝트를 통해 적외선 광시야 영상/분광 탐사 관측을 수행하여 우주 별탄생역사 및 은하진화를 규명
연구개발 필 요 성	다양한 통계적인 은하 샘플을 확보하기 위해 넓은 시야 관측에서 효율적인 적외선 분광/영상 정보를 얻을 필요성이 있음
주요내용 및 범위	- 적외선 광시야 영상 분광 기기 개발 - 적외선 우주망원경을 활용하여 전천 / 광시야 탐사 수행 - 우주 초기에서 진화 양상 파악 - 우주 별탄생 역사 규명 - 우리은하내의 성간물질의 순환 조사
세부연구 내용	- 우주초기 천체들의 특성 - 활동성 은하핵과 별생성과의 상호 피드백 - 무거운 은하들/왜소은하/초기 은하단 별탄생 특성 및 진화 - 우리은하내의 성간물질 분포 및 특성 규명
추진방법	- 국내 독자적 예산과 기술확보가 어려운 파트에 대한 국제협력 프로젝트 모색 - 국내 우주기술을 바탕으로 국제 공동 협력을 추진하여 적외선 광시야 영상 /분광 기기 개발 - 국내 연구소 및 학계와의 협력을 통해 프로젝트를 추진 - 지상 거대망원경과의 협업을 통해 과학 연구 시너지 창출
파급효과 및 활용방안	- 적외선 우주망원경 활용할 수 있는 국내 과학연구 그룹 육성 - 국내기술로 우주망원경 개발을 위한 기술력 확보 - 국민의 우주에의 관심도 증가
연차별 연구개발	1,2차년		NASA와의 국제공동 연구 협의
	3차년		적외선 우주망원경 기본설계
	4차년		적외선 우주망원경 상세설계
	5,6차년		적외선 우주망원경 제작 및 시험
	7차년		적외선 우주망원경 탑재 및 시험
	8,9차년		적외선 우주망원경 운용
연구기간 및 소요연구비													(단위:억원)
		구 분		‘14	‘15	‘16	‘17	‘18	‘19	‘20	‘21	‘22	‘23	‘24	합계
		합 계			5	14	20	20	20	20	18	11	11	11	150

중대형 위성을 활용한 암흑에너지, 우주팽창 연구

연구개발 목 표	국내 주도로 우주의 기원 연구를 위한 창의적인 과학 주제를 발굴하여 이를 위한 우주망원경을 개발
연구개발 필 요 성	일정 감도 이상의 넓은 광시야에 대한 분광 / 영상 탐사를 통해 은하들에 대한 3D 맵을 작성하여 암흑에너지 및 우주 거대구조에 대한 규명
주요내용 및 범위	- 적외선 광시야 영상 및 분광 기기 개발 - 암흑에너지의 기원 규명 - 우주초기의 거대구조 및 암흑물질의 구조 규명 - 외계행성 발견 및 외계행의 특성 연구 - 항성 및 행성계의 기원과 원시행성계원반 특성 연구
세부연구 내용	- 암흑에너지 공간적 분포 - 암흑물질의 특성 - 초기 은하/은하단 진화와 환경 특성 - 우주초기 천체들의 공간적 분포 및 진화 - 원시행성원반 진화와 행성의 형성
추진방법	- 국내 독자적인 기술확보가 어려운 분야는 국제협력을 도모함 - 국내 우주기술을 바탕으로 중형 우주망원경에 대한 설계 및 과학임무 설정 - 산학연 네트워킹으로 우주산업 활용 극대화
파급효과 및 활용방안	- 중/대형 우주망원경을 활용할 수 있는 국내 선도적 과학연구 그룹 육성 - 국내기술로 우주망원경 개발을 위한 기술력 및 개발 노하우 확보 - 세계수준의 우주천문 연구를 위한 과학 관측 자료 확보
연차별 연구개발	1,2차년		우주망원경의 요구조건 및 과학임무 설정
	3차년		우주망원경 기본설계
	4차년		우주망원경 상세설계
	5,6차년		우주망원경 시험인증모델 제작 및 시험
	7,8차년		우주망원경 비행모델 제작 및 시험
	9차년		우주망원경 탑재 및 시험
	10,11차년		우주망원경 운용
연구기간 및 소요연구비													(단위:억원)
		구 분		‘16	‘17	‘18	‘19	‘20	‘21	‘22	‘23	‘24	‘25	‘26	‘27	‘28	‘29	‘30	계
		합 계		20	25	165	150	150	150	250	350	450	370	10	10	10	10	10	2,130

우주과학 활성화를 통한 기대성과

□ 정성적 성과

□ 인류의 지식확장 기여를 통한 국가 위상제고

○ 세계적 과학 난제 규명을 통한 국가과학역량 강화

근지구 우주환경(자기권, 전리권/고층대기) 격변 현상 원인 및 에너지 교환 과정 규명

우주환경변화의 가장 큰 원인인 코로나물질방출의 과학적 문제 규명

국내주도 중형우주망원경을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창의 기원 규명

○ 우주관측 자원의 국제공동활용으로 국제 사회의 기여

국제 공동 우주환경 관측망 구축을 통한 우주재난 공동 대응

외국의 관측데이터를 활용하는 수혜자 입장에서 벗어나 관측데이터를 전 세계로 분배하는 제공자 역할을 수행

국제공동우주망원경을 이용하여 별탄생 및 은하진화 분야 관측자료를 국내외 천문우주과학 연구자에게 제공

○ 인류의 활동 영역확대를 위한 정보제공

안전한 우주탐사를 위한 근지구 우주환경 정보 제공

태양 분출의 지구 도달과정을 측면 관측하여 안전한 우주탐사 정보 제공

외계행성탐사 및 별/행성계의 연구를 통한 생명의 기원 이론 제시

□ 우주기술확보를 통해 미래성장동력 창출(원천지식 확보)

○ 선진국 우주기술 습득 기회 제공

NASA 협력을 통한 차세대 우주기반 태양코로나그래프 기술 등 선진 우주기술 습득

근지구 우주환경 탑재체 원천기술 공동 개발 기회 제공

국제공동 우주망원경 개발을 통해 첨단 우주용 고분광기술 획득

○ 탑재체 및 과학위성기기개발을 위한 국내 우주기술 자립화

엄폐광학계의 특성 측정 기술 등을 국내 산업계로 이전하여 새로운 고부가가치의 시장 확대

국내주도 우주환경 탑재체 개발을 통한 우주환경 관측 위성 개발

중형우주망원경개발을 통해 대구경 광기계 기술 국산화

○ 우주기술 산업화를 통한 신 시장 발굴

고정밀 가공 장비를 사업화하여 부가가치 창출하고 초저도 고속 머신비전 분야의 새로운 시장 개척

우주환경예보서비스 관련 산업 육성 지원

적외선 센서 개발 및 운용 기술을 활용한 의료, 국방 산업 시장 개척

○ 빅데이터 활용 및 분석을 통한 산업기술 개발

산․학․연 협력을 통해 대용량 우주환경관측자료 분석처리기술 개발

고속대용량 자료처리 시스템을 활용한 분석기술 개발

□ 국민의 삶의 질 향상 및 창의적 인재 양성

○ 신뢰성 있는 우주기상 예․경보 대국민 서비스

국내 위성 자료를 활용한 독자 우주환경 예경보 시스템 개발로 우주기상 정보제공 지원

○ 우주환경 핵심자료제공을 통한 국가 위성 및 통신 보호

자기권, 전리권/고층대기 위성관측자료 확보를 통한 위성 오동작 및 통신장애 예측기술 개발로 자국위성 자산 보호

○ 우주를 주제로 한 사회·문화적 창의성 확대에 기여

우주에 대한 이해확장으로 영화, 소설 등의 창작 아이디어 제공

우주천문영상을 활용한 언론 홍보 및 과학문화 콘텐츠 제공

○ 우주기술을 활용한 국방기술로의 Spin-On

초저도 고속 영상감지 기술을 활용

군 통신 및 GPS 활용 군사기술 보호를 위한 우주환경 정보 제공

적외선 센서를 활용한 열영상 감지기술 확보

○ 과학기술 연구 인력양성 및 연구집단 육성

태양코로나 및 태양활동분야의 신진우수인력 양성을 통한 연구역량 강화

산‧학‧연 협력을 통한 국내 주도 탑재체 및 활용 기술개발 인력 양성

우주망원경 운용 및 영상처리 인력 양성

□ 정량적 성과

정책적 제언 및 향후 활용방안

□ 우주개발의 균형적 발전을 위하여 우주과학 분야에 대한 전략 수립 및 안정적 예산지원체계 구축

○ 국가우주개발중장기계획(’14~’40)상의 우주과학 프로그램 추진

우주과학이 국가 우주개발을 견인하는 중요한 한 축으로 자리매김하기 위해 명확한 비전 및 목표 하에 국가 우주과학 프로그램 실행

○ 국가 우주개발 경쟁력 제고 및 우주개발 선진국 진입을 위해 우주과학 투자 확대 필요

향후 우주과학 분야의 투자 비중을 현재 2%대에서 ’20년까지 5%까지 점진적으로 확대하고 ’30년까지 선진국 수준인 10% 수준으로 확대 필요

차세대 소형위성 프로그램은 기술개발 임무위성과 과학임무 위성프로그램으로 분리 추진

○ 경쟁을 통한 우주 과학임무 및 탑재체 선정을 위한 선행연구 프로그램 운영 및 예산지원

특히 대형 국제협력 사업을 위한 Bottom-up/Top-down형 사업 추진을 위해서는 사전 기획연구 및 선행연구의 필요성 제기

□ 우주과학의 국제적 개방성을 활용한 국제협력 프로그램의 전략적 이용

○ 우주분야 국제협력 전담 조직 및 R&D 프로그램 신설

우주과학 국제협력 대응체계 강화를 위해 국가우주위원회 산하 우주과학 분과위원회 설치 및 미래창조부 내에 우주과학 전담 조직의 신설 (또는 전담인력 배치)와 우주과학 국제협력 전문인력 양성이 필요함

○ 우주과학기술 선도화를 위한 다양한 국제협력 우주 프로그램 지원

협력 대상국마다 상황이 매우 상이하고 또한 우리나라 효율적인 우주과학 국제협력 추진 전략측면에서 선진국, 개도국 등과의 차별적인 프로그램 운영이 필요

미국 유럽 등 우주선진국들은 우주개발 예산정책 및 국제금융위기 등으로 인하여 계획했던 사업들을 자체적으로 추진하기에 어려운 상황으로, 국제협력 대상 범위를 점차 확대하고 있음. 이에, 적극적인 협력 네트워크 구축 및 인력교류를 통해 세계 선도적 연구역량 확보의 기회로 활용하여야 함

태국, 인도네시아 등을 중심으로 동남아시아 국가의 우주과학에 대한 관심도가 급격히 증가함에 따라 후발국가와도 특화된 협력 또는 경쟁을 하면서 세계 속에서 위상을 한 단계 높여가야 함

○ 국제협력 프로젝트 참여에 필요한 우주핵심 기술개발사업 지원

국제협력 프로젝트에 주도적으로 참여 할 수 있는 핵심기술 발굴 및 단계적 추진 전략 실행을 위해 우주핵심기술개발사업 적극 활용

□ 우주과학 연구 역량 강화를 위한 지원 확대

○ 우주과학 분야 인력양성을 위한 학/연 협력체제 지원강화

특정 연구 분야, 선진 우수 기술, 핵심 필요 기술부분의 습득은 우리나라의 연구 인력이 장, 단기 해당 선진 기관에 방문하여 연수받는 것이 가장 효과적이나, 현재 이러한 부분의 인력 양성을 위해 필요한 예산 지원 방법이 어려우므로 이에 대한 별도의 프로그램을 기획하여 운영하는 것이 필요함

○ 산‧학‧연 맞춤형 우주기술 교류 지원 및 과학 대중화 사업 강화

우주산업육성을 위한 산‧학‧연 기술교류 지원을 통한 아이디어 공유 및 신시장 창출

우주과학 투자 필요에 대한 대국민 공감대 형성을 위해 우수 과학성과를 활용한 과학대중화사업 아이디어 발굴 및 지원 강화

□ 활용방안

○ 국가우주과학분야에 대한 국가적 정책수립에 활용

○ 중소형 위성 등 임무 설정 등을 위한 자료로 활용하여 국가우주개발 과제간의 연계성 확보 필요

○ 우주과학 투자를 위한 우선순위 설정 시 활용

○ 선정된 우주과학용 위성프로그램 기획연구에 활용

○ 우주과학 프로그램 추진을 위한 사업 공고 시 RFP로 활용 가능

참고	추진일정 및 소요예산

□ 추진일정

( 국내개발,  국제협력)

연도 추진내용 및 예산(억원)		단기							중기							장기
		´14	´15	´16	´17	´18	´19	´20	´21	´22	´23	´24	´25	´26	´27	´28	´29	´30	´31	´32	´33	´34	´35	´36
전략목표1. 국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해
차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구	200
								●
			기획		설계	제작		발사	운영
국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보를 통한 근지구 우주환경 연구 및 우주환경 예·경보 체계 고도화	150
												●
			연구 및 설계					개발				발사	운영		데이터 활용
전략목표2. 안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명
국제우주정거장용 차세대 코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도 등 물리적 특성 연구	140
								●
			기획	설계		제작		발사	운영
중력안정점 L5용 태양 탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구	321
														●
							기획	설계		제작			탑재	발사	운영
국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구	2,045
																				●
											기술개발			분석	설계		제작 및 시험			발사	운영
전략목표3. 우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화연구
차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보	329 (25/304)
					●													●
		기획	설계	제작	발사	운용						기획		제작	설계		탑재	발사	운용
적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구	150
									●
			기획		설계		제작		발사	운용
중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구	2,130
														●
				기획		설계		제작					탑재	발사	운용

□ 소요예산

(단위 : 억원)

추진내용		단기 (’14∼’20)	중기 (’21∼’27)	장기 (’28∼’36)	합계
국가 우주자산 보호를 위한 근지구 우주환경 이해	차세대 소형위성 및 중형위성을 활용한 근지구 우주환경 연구	180	20	-	200
	국제공동개발을 통한 우주환경 탑재체 선진기술 확보를 통한 근지구 우주환경 연구 및 우주환경 예·경보 체계 고도화	8	142	-	150
안전한 우주활동을 위한 태양활동 규명	국제우주정거장용 차세대 코로나그래프 개발을 통한 코로나의 온도와 속도 등 물리적 특성 연구	130	10	-	140
	중력안정점 L5용 태양탐사선 관측기 국제공동개발을 통한 지구에 영향을 줄 수 있는 태양활동 예측 연구	30	276	15	321
	국내중형위성을 활용한 태양분출과 자기재결합 연구	0	425	1,620	2,045
우주망원경을 이용한 우주기원 및 진화연구	차세대 소형위성을 이용한 우주망원경 핵심기술확보	99	51	-	150
	적외선 우주망원경 국제공동개발을 통한 우주 별 탄생 및 은하진화연구	510	1,590	30	2,130
	중대형위성을 활용한 암흑에너지 및 우주팽창 연구	25	230	74	329
합계		982	2,744	1,739	5,465

		참 고 문 헌

제1차 우주개발진흥기본계획(2007)

제2차 우주개발진흥기본계획(2011)

우주개발진흥계획(’14~’40) (2013)

우주개발중장기계획 2014년도 우주개발 시행계획(2014)

미래창조과학부(2014), 인공위성개발정책수립

조성식, 정상기(2010), 정부 R&D예산 편성지원을 위한 심층이슈 분석(우주개발 전략 및 추진현황 분석, 한국과학기술기획평가원

박종욱 외(2012), 우주과학국제협력방안연구

천문(연)(2012), 2012 국외동향보고서

최남미 외(2013), 2013년 국내외 우주개발투자 및 연구정책 동향, 한국항공우주연구원

ESPI(2012), Space Policies, Issues and Trends in 2011/2012

OECD(2011), Space Economy at a glance 2011

교육과학기술부(2010), 2010년 우주산업실태조사

한국항공우주연구원(2007), 주요국 우주개발 현황과 국제기구 동향

한국천문학회(2013), 한국천문학의 새로운 도약

이대희(2011), 우주관측위원회 보고서, 천문(연)

AIAA(2012), American Institute of Aeronautics and Astronautics Strategic plan

STFC(2012), Roadmap for Solar System Research

NASA(2014), Enduring Quests, Daring visions

NASA(2014), NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION

ESA(2007), CALL FOR PROPOSALS FOR THE RISRT PLANNING CYCLE OF COSMIC VISION 2015-2025

미국 우주청 - http://www.nasa.gov

캐나다 우주청 - http://www.asc-csa.gc.ca/eng/

유럽우주국 - http://www.esa.int/esaCP/index.html

유럽우주정책연구원 - http://www.espi.or.at/

항공우주연구정보센터 - http://www.aric.or.kr

일본 국가우주정책 세미나 배포자료 – http://www8.cao.go.jp/space/seminar/dai1/gijisidai.html

국제우주공간위원회 – http://cosparhq.cnes.fr/

호주 혁신산업과학연구부 – http://www.innovation.gov.au/

국가과학기술지식정보서비스 - www.ntis.go.kr