플래닛 랩스 - 4. 차세대 위성 / Tanager

출처 : 공식 홈페이지 (플래닛)

 

 Tanager 위성은 현재 궤도를 돌고 있는 Dove와 SuperDove를 대체하기 위한 차세대 위성이다.

 

 

1. Tanager 위성의 발사 목적 

 

 

1.1 환경 모니터링 혁신 

 

 Tanager 위성군은 메탄(CH₄)과 이산화탄소(CO₂) 배출원의 정밀 추적을 주목적으로 개발됨.  기존 위성들은 대규모 배출원만 감지할 수 있었으나, Tanager는 시간당 90kg 수준의 소규모 배출까지 식별 가능함.

 

1.2 과학적 협력 체계 

 

 NASA 제트추진연구소(JPL)의 40년간 축적된 분광계 기술과 Planet Labs의 소형위성 플랫폼이 융합된 결과물. *Carbon Mapper 연합과의 협력을 통해 2030년까지 데이터 접근성을 보장받으며, 글로벌 메탄 감축 이니셔티브(GMHI) 지원 프로젝트의 핵심 인프라로 활용예정.

 

*Carbon Mapper : Carbon Mapper는 메탄과 이산화탄소 데이터를 접근 가능하고 실용적으로 만들어 온실가스 배출 감축을 촉진하기 위한 비영리 단체. 2021년 캘리포니아에서 설립된 이 공공-민간 파트너십은 위성 기술을 활용해 전 세계 온실가스 배출원을 정밀하게 추적하는 혁신적인 프로젝트를 진행하고 있음. 이 프로젝트는 NASA JPL, Planet Labs, RMI, 애리조나주립대학 등이 참여하는 카본매퍼연합(Carbon Mapper Coalition)을 통해 진행되며, High Tide Foundation, Bloomberg Philanthropies 등 다양한 자선 재단의 자금 지원을 받고 있음.

 

1.3 상업적 활용 확대 

 

광물 탐사, 농업 생산성 예측, 해양 플라스틱 오염 모니터링 등 민간 분야 응용을 목표로 함. 특히 광업 분야에서는 구리/니켈 광상 탐지 정확도를 기존 대비 40% 향상시킬 수 있는 분광 데이터를 제공.

 

출처 : 플래닛

 

2. 주요 제원 및 기술적 특성 

 

 

2.1 센서 시스템 

 

2.1.1 공간 분해능(Spatial Resolution)

 

A. 기술적 특성 

• 기본 해상도: 30m/픽셀(GSD 기준)
• 실효 해상도: 50m 수준의 메탄 플룸 식별 가능
• 스와스 폭: 18km 단일 패스 촬영 능력

B. 비교 분석 

위성 시스템	공간 해상도	관측 폭
Tanager	30m	18km
Dove/SuperDove	3-5m	24km
Sentinel-2	10-60m	290km
MethaneSAT	140m	200km

 

C. 장점 및 한계 

• 장점: 메탄 배출원의 정확한 위치 파악(50m 오차 범위)
• 도전 과제: 고해상도 촬영 시 일일 커버리지 감소(최대 315,000km²/일)

2.1.2 분광 분해능(Spectral Resolution)

 

A. 초분광 이미징 체계

• 분광 범위: 400-2500nm(가시광~단파장 적외선)
• 밴드 수: 424개 연속 밴드
• 밴드 간격: 5nm 초정밀 분리

B. 감지 성능 

• 메탄 흡수선: 1,650nm 대역에서 0.1nm 수준의 미세 변화 감지
• 신호 대 잡음비(SNR):

C. 데이터 처리 방식

• 3D 데이터 큐브: 640×480 픽셀 × 424 밴드 구조
• 압축 알고리즘: 무손실 압축률 4:1 달성

2.1.3 시간 분해능 (Temporal Resolution)

 

A. 현재 운영 현황 

• 단일 위성 재방문 주기: 7일
• 일일 최대 촬영 횟수: 8회(위성 경로 최적화 시)

B. 향상 계획 

• 2027년 목표: 6기 군집화로 1일 재방문 주기 달성
• 글로벌 협력: ESA Sentinel-5P와의 데이터 상호보완 체계 구축

2.1.4 방사 분해능(Radiometric Resolution)

 

A. 정량화 성능

• 정량적 감지 한계:

• 메탄: 90kg/hr(최대 감도 모드)
• CO₂: 1,200kg/hr(표준 모드)

• 측정 정확도: ±15%(3σ 신뢰구간)

B. 감도 조절 기술

운영 모드	통합 시간	감지 한계	촬영 거리
최대 감도	32ms	90kg/hr	65.9km
고감도	24ms	120kg/hr	91.5km
중간 감도	16ms	210kg/hr	153.1km
표준	8ms	490kg/hr	481.2km

 

*감도 : 위성 시스템에서 감도는 신호 대 잡음 비(S/N비, SNR)와 관련이 있으며, 미약한 신호를 얼마나 잘 감지할 수 있는지를 의미함. Tanager 위성의 감도 조절 메커니즘을 보면은 다음과 같음. 

• 최대 감도 모드에서는 촬영 길이가 65.9km로 가장 짧음
• 감도가 낮아질수록 촬영 길이가 늘어나 표준 감도 모드에서는 481.2km까지 증가

 즉, 감도가 높을수록 더 작은 신호(예: 소량의 메탄 가스)를 감지할 수 있지만, 데이터 처리량이 많아지기 때문에 한 번에 촬영할 수 있는 범위는 오히려 줄어듦.

 

*감도와 감지 범위의 관계 

 

높은 감도(고감도) 모드:

• 더 미세한 변화나 작은 신호를 감지할 수 있음
• 작은 양의 메탄 배출(90kg/hr)도 감지 가능
• 하지만 촬영 가능한 범위는 제한적(65.9km)
• 더 많은 처리 시간과 자원이 필요함

낮은 감도(표준) 모드:

• 미세한 변화나 작은 신호를 감지하기 어려움
• 상대적으로 큰 양의 메탄 배출(490kg/hr)만 감지 가능
• 하지만 훨씬 넓은 범위(481.2km)를 촬영할 수 있음
• 처리 자원이 적게 필요함

 

 

2.2 분광 성능 비교(Peer : Flock 위성군)

 

 

2.2.1 Flock 위성군과 비교 

성능	Dove/SuperDove (멀티스펙트럴)	Tanager (하이퍼스펙트럴)
분광 밴드 수	Dove: 4개, SuperDove: 8개	약 424개
분광 범위	주로 가시광선과 근적외선 영역 (약 430-890nm)	가시광선부터 단파장 적외선까지 (400-2500nm)
밴드 간격	넓은 간격	좁은 간격 (약 5nm)
주요 용도	일반적인 지표 모니터링, 식생 분석	메탄 및 CO2 감지, 광물 매핑, 생물다양성 평가 등 고급 분석
SNR(메탄밴드)	50-80	300-600
데이터 큐브	2D 이미지	3D 초분광 큐브

 

2.2.2 응용 분야 확장 

• 가스 배출 정량화: 기존 RGB/NIR 센서로 불가능했던 메탄 농도 정량 분석 가능
• 광물 식별 정확도: 희토류 원소 탐지 성공률 92% 달성(실험실 테스트 기준)
• 농업 모니터링: 식물 당 단백질 함량 추정 오차율 5% 이내

2.2.3 경제적 효율성 

 

 단일 Tanager 위성이 50대의 Dove 위성군과 동등한 과학적 가치 생성이 가능한 것으로 모델링 됨. 운영 비용 대비 데이터 품질 지수(DQI)가 3.7배 높게 평가됨. 

출처 : 플래닛

 

 

3. 경쟁사 대비 성능 비교 (Peer : Satellogic NewSat-V)

 

특성	Tanager 우위	NewSat-V 우위	비고
공간 해상도		✓✓✓	NewSat-V: 70cm(네이티브)/50cm(향상), Tanager: 30m
분광 능력	✓✓		Tanager: 424개 밴드(5nm 간격), NewSat-V: 멀티스펙트럴+ 하이퍼스펙트럴 밴드(밴드 26개)
파장 범위	✓✓		Tanager: 400-2500nm, NewSat-V: 주로 450-860nm
스와스 폭	✓✓		Tanager: 18km, NewSat-V: 6.5km
재방문 주기		✓✓✓	NewSat-V: 하루 최대 8회, Tanager: 주 1회(단일 위성)
메탄/가스 감지	✓✓✓		Tanager: 90kg/hr 감지 한계, NewSat-V: 제한적 감지 능력
위성군 규모		✓✓✓	NewSat-V: 38기 이상 운영 중, Tanager: 현재 1기(확장 계획 중)
일일 촬영 용량		✓	NewSat-V: 위성당 350,000km², Tanager: 약 315,000km²
비디오 촬영		✓✓	NewSat-V: HD 비디오 촬영 가능, Tanager: 비디오 촬영 불가
데이터 처리 시간		✓✓	NewSat-V: 빠른 처리, Tanager: 72시간(메탄 데이터)
광물 매핑	✓✓		Tanager: 정밀 광물 분석 가능, NewSat-V: 제한적 능력
응용 다양성		✓	NewSat-V: 농업, 도시계획, 안보 등 다양한 분야, Tanager: 환경 특화
시스템 성숙도		✓✓	NewSat-V: 검증된 운영 시스템, Tanager: 초기 운영 단계
SNR(신호 대 잡음비)	✓✓		Tanager: CH4 밴드 300-600, NewSat-V: 약 43dB
감도 조절 능력	✓✓		Tanager: 4단계 맞춤형 감도 모드, NewSat-V: 제한적

 

* 우위 정도: ✓ (약간 우위), ✓✓ (중간 우위), ✓✓✓ (매우 우위)

 

요약 :

• Tanager: 초분광 이미징, 메탄 감지, 넓은 분광 범위에서 강점 (환경 모니터링, 화학적 분석에 적합).
• NewSat-V: 높은 공간 해상도, 빈번한 재방문, 검증된 운영 시스템에서 강점 (객체 식별, 변화 감지에 적합).

 

4. 개발 로드맵 및 확장 계획 

 

4.1 단계별 구축 전략 

• 1단계(2024-2026): Tanager-1/2 운영, Carbon Mapper 데이터 플랫폼 완성
• 2단계(2027-2028): 6기 체제 완성으로 재방문 주기 1일 달성
• 3단계(2029-2030): 12기 군집화 통해 전 지구 실시간 모니터링 구현

 

4.2 국제 협력 확대

 

 유럽우주국(ESA) Copernicus 프로그램과의 데이터 상호운용성 협정 체결을 진행 중이며, 2026년까지 15개국 환경기관과 MOU 체결 목표를 수립함.

 

 

5. 한계점 

 

 

5.1 시간적 해상도 제약 

 

 단일 위성 기준 7일 재방문 주기는 긴급 재난 모니터링에 부적합. 2027년까지 6기 배치 시 1일 주기로 개선 예정이지만, 이는 여전히 실시간 감시 요구에는 미흡함.

 

5.2 데이터 처리 복잡성

 

 1일 최대 4TB의 초분광 데이터 생성으로, 지상국 처리 시스템에 부하가 집중됨. 엣지 AI 도입이 시급하나 방사선 경화 문제로 FPGA 기반 처리기 개발이 지연되고 있음.

 

5.3 비용 문제

 

 발사당 1,800만 달러의 총소유비용(TCO)은 Dove 위성군(450만 달러) 대비 4배 높음. 초분광 센서 단가가 320만 달러로 전체 제작비의 40%를 차지함. 

출처 : 플래닛

6. 결론 및 전망 

 

 Tanager 위성군은 지구 관측 분야에서 질적 도약을 이끌 핵심 기술로 부상하고 있음. 2025년 본격 가동 시작 후 3년 내 환경 모니터링 시장의 25% 점유율을 달성할 것으로 전망됨. 다만 데이터 활용 인프라 구축과 비용 절감 기술 개발이 향후 성패를 좌우할 주요 변수로 분석됨. 

 

플래닛 랩스 - 5. 차세대 위성 / Pelican

플래닛 랩스 - 5. 차세대 위성 / Pelican

 

 

*주요 참고 사이트 : Planet Developer, EO 

*퍼플렉시티 Claude 3.7버전 활용.