플래닛 랩스 - 5. 차세대 위성 / Pelican

지난번에 작성한 Tanager 위성에 이어서 Pelican 위성에 대해 작성합니다. 

플래닛 랩스 - 4. 차세대 위성 / Tanager

플래닛 랩스 - 4. 차세대 위성 / Tanager

 Pelican 위성은 현재 임무를 진행 중인 SkySat 위성 군을 대체하기 위한 목적으로 개발이 진행되고 있음. 현재까지는 시험 위성으로 2개의 위성이 발사되어 테스트를 진행하고 있음. (Pelican-1, 2) 

출처 : 플래닛 공식홈페이지

 

 

1. Pelican 위성의 발사 목적 

 

 

1.1 Pelican-1

 

 Pelican-1은 2023년 11월 11일 SpaceX의 Transporter-9 임무를 통해 캘리포니아 반덴버그 우주군 기지에서 발사된 첫 번째 기술 시연 위성. 주요 목적은 상업적 데이터 생산이 아닌 Planet의 소형 위성 버스 플랫폼의 하드웨어 및 소프트웨어 측면을 검증하는 것. Planet의 제조 연구소에서 전적으로 설계 및 제작되었으며, 이 위성에서 수집된 정보와 궤도상 학습은 향후 Pelican 및 Tanager 설계에 통합될 예정. 

 

1.2 Pelican-2 

 

 2025년 1월 15일 SpaceX의 Transporter-12 Rideshare 임무를 통해 36개의 SuperDove 위성(Flock 4G)과 함께 발사됨. 최대 40cm급 해상도의 이미지를 6개의 다중분광 밴드에서 제공하도록 설계. NVIDIA Jetson 플랫폼을 탑재하여 궤도상 컴퓨팅을 강화. C-밴드 및 Ka-밴드 무선 장치를 갖추고 있어 위성 간 통신 링크의 첫 궤도상 테스트를 수행할 수 있음. 객체 감지, 식생 및 작물 유형 분류, 재난 대응 등의 사용 사례를 위한 AI 기반 솔루션을 활용하여 정확한 공간 데이터를 거의 실시간 통찰력으로 빠르게 변환하도록 설계.

 

1.3 주요 목적 

 

Pelican-2에 적용된 기술들이 발사의 주요 목적. 

• 기존 SkySat 위성 군의 개선 및 대체
• 향상된 지구 관측 능력 제공.
• 온보드 컴퓨팅 및 AI 기능 강화
• 상업적 및 다양한 산업 응용 
• 위성 간 통신 링크를 확장하여 위성 군의 숫자 보완 및 하이브리드 임무 수행 

 

 

2. 주요 제원 및 기술적 특성 

 

2.1 센서 시스템 

 

2.1.1 공간 분해능(Spatial Resolution)

 

A. 기술적 특성 

 

• 최대 해상도: Pelican 위성은 최대 30cm(약 1피트) 공간 분해능을 제공하도록 설계.
• Pelican-2 해상도: Pelican-2는 최대 40cm급 해상도의 이미지를 제공할 수 있음.
• 기존 SkySat 대비: Planet의 현재 SkySat 위성이 제공하는 50cm 해상도보다 크게 향상됨. 
• 위치 정확도: 지상 기준점 없이 <3.5m CE90(Circular Error 90%) 정확도를 입증. 
• MTF 테스트: 광학 시스템의 성능을 평가하기 위한 MTF(Modulation Transfer Function) 테스트를 통해 이미지 품질을 검증.
• 촬영 폭(Swath Width): 직하점(nadir)에서 6.5m의 촬영 폭을 제공. 

 

B. 비교 분석 

위성	공간 해상도	관측 폭(Swath Width)
Tanager	30m	18km
SuperDove	3.7m	32.5km x 19.6km
NewSat-V	70cm(기본), 50cm(SuperResolution)	6.5km
Sentinel-2	10m, 20m, 60m(밴드별 상이)	290km

 

C. 장점 및 한계 

 

- 장점 

 

향상된 세부 정보 식별

 

 30cm 해상도는 도로 표시와 같은 미세한 지상 객체까지 식별할 수 있어 도시 계획, 인프라 모니터링, 정밀 농업 등 다양한 분야에서 활용도가 높음. 이는 기존 SkySat의 50cm 해상도보다 크게 향상된 수준.

 

경쟁력 있는 시장 포지셔닝

 

 30cm 해상도는 Maxar의 WorldView Legion 위성군과 동일한 수준으로, 상업 위성 이미지 시장에서 경쟁력 있는 포지션을 확보할 수 있게 함. 

 

다중분광 밴드와의 결합

 

 Pelican-2는 6개의 다중분광 밴드에서 40cm급 해상도를 제공하여 단순한 고해상도를 넘어 다양한 분석이 가능. 이는 식생 분석, 작물 유형 분류 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있음. 

 

- 한계 

 

관측 폭 제한

 

 고해상도에 따른 트레이드오프로, Pelican의 관측 폭(Swath Width)은 직하점에서 6.5m로 제한. 이는 넓은 지역을 한 번에 관측하는 데 한계가 있음을 의미함. 

 

 

2.1.2 분광 분해능(Spectral Resolution)

 

A. 분광 분해능 성능

• 분광 범위 : 455-860nm(가시광~근적외선)
• 밴드수 : 6개(Pelican-1의 경우 5개)
• 특징 : 교차 센서 분석에 최적화 및 1개의 팬크로매틱 밴드를 포함.

B. 감지성능 

• 16비트 픽셀당 동적 범위(Dynamic Range)를 제공하여 다양한 조명 조건에서 높은 품질의 이미지를 캡처할 수 있음.
• 최대 40cm급 공간 해상도와 결합된 다중분광 밴드는 세밀한 지표면 특성 식별이 가능함.
• 다중분광 밴드는 식생 및 작물 유형 분류, 객체 감지, 재난 대응 등 다양한 응용 분야에 최적화되어 있음.
• 교차 센서 분석을 위해 최적화된 분광 밴드 구성으로 다른 센서 데이터와의 통합 분석이 용이함.
• 다양한 산업(농업, 임업, 도시 계획, 비상 관리 등)에 적용 가능한 분광 정보를 제공함. 

C. 데이터 처리 방식 

• NVIDIA Jetson 플랫폼을 탑재하여 궤도상 컴퓨팅 및 AI 처리 능력을 강화함.
• 온보드 처리 시스템을 통해 데이터 캡처와 고객 가치 제공 사이의 시간을 크게 줄이는 것을 목표로 함.
• AI 기반 설루션을 활용하여 정확한 공간 데이터를 거의 실시간 통찰력으로 빠르게 변환하도록 설계됨.
• 객체 감지, 식생 및 작물 유형 분류, 재난 대응 등의 사용 사례를 위한 AI 기반 분석이 가능함.
• 궤도상에서 직접 분광 데이터를 처리함으로써 데이터 다운로드 지연 시간을 줄이고 더 빠른 응답 시간을 제공함.
• 360GB + 360GB 콜드 스페어 저장공간을 갖추고 있어 대량의 분광 데이터 저장이 가능함. 

 

2.1.3 시간 분해능 (Temporal Resolution)

출처 : 플래닛 공식 홈페이지

• 위성 재방문 주기 : 약 30분
• 일일 최대 촬영 횟수 
• 지구 대부분 지역에서 하루에 최대 12회
• 중위도 지역에서는 하루에 최대 30회

다만, 위 시간과 촬영 횟수는 위성 군의 숫자가 모두 가용될 때의 사양임.

 

향상계획 

• 위성군 확장: 현재 Pelican-1(2023년 11월 발사)과 Pelican-2(2025년 1월 14일 발사)에 이어 2025년 내에 추가 Pelican 위성을 발사할 계획.
• 최종 위성 군 규모: 최대 32개의 위성으로 구성된 완전한 Pelican 위성 군을 구축할 예정.
• 기존 SkySat 대체: 현재 운영 중인 21개의 SkySat 위성을 대체하고 성능을 향상할 계획.
• 아시아-태평양 파트너십: 2025년 1월에 아시아-태평양 지역의 장기 파트너와 2억 3천만 달러 규모의 계약을 체결하여 새로운 Pelican 고해상도 위성을 구축하고 운영 서비스를 제공할 예정.

 

2.1.4 방사 분해능( Radiometric Resolution)

 

• 신호 대 잡음비(SNR): 정확한 수치는 공개되지 않았지만, 고품질 이미지를 위한 높은 SNR을 가지고 있을 것으로 예상.
• 방사 보정: 센서 간 비균일성 보정(Cross-Sensor Non-Uniformity Correction)과 같은 방사 보정 기술이 적용되어 있음.

 

 

2.2 분광 성능 비교 (Peer : SkySat, New Sat-V) 

 

특성	Pelican-2	SkySat	NewSat-V
분광 밴드 수	6개 다중분광 밴드	5개 밴드 (4 다중분광 + 1 전정색)	5개 밴드 (4 다중분광 + 1 전정색)
청색(Blue) 밴드	455-515 nm	450-515 nm	400-510 nm
녹색(Green) 밴드	500-590 nm	515-595 nm	510-580 nm
적색(Red) 밴드	590-670 nm	605-695 nm	580-690 nm
근적외선(NIR) 밴드	780-860 nm	740-900 nm	750-900 nm
전정색(Pan) 밴드	정보 미공개	450-900 nm	400-690 nm
비트 심도	16비트	16비트	16비트
동적 범위	정보 미공개	정보 미공개	54 dB 원시 / 66 dB HDR
신호 대 잡음비(SNR)	정보 미공개	정보 미공개	43 dB
공간 해상도	40cm급	72cm(전정색), 1.0m(다중분광)	70cm(기본), 50cm(SuperResolution)
MTF(Nyquist)	정보 미공개	정보 미공개	0.081-0.138

출처 : 플래닛 공식 홈페이지

 

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

특성	Pelican 우위	NewSat-V 우위	비고
공간 해상도	✓✓		Pelican: 30cm(최대)/40cm(Pelican-2), NewSat-V: 70cm(네이티브)/50cm(향상)
다중분광 밴드	✓		Pelican-2: 6개 다중분광 밴드, NewSat-V: 5개 밴드(4 다중분광 + 1 전정색)
하이퍼스펙트럴		✓✓✓	NewSat-V: 460-830nm 범위에서 26개의 밴드, Pelican: 하이퍼스펙트럴 기능 없음
파장 범위		✓	Pelican: 455-860nm, NewSat-V: 450-900nm
스와스 폭		✓✓✓	Pelican: 6.5m(직하점), NewSat-V: 5km(다중분광)/150km(하이퍼스펙트럴)
재방문 주기	✓✓		Pelican: 하루 최대 12회(일반)/30회(중위도), NewSat-V: 하루 최대 8회
위성군 규모		✓✓	Pelican: 계획 32기(현재 2기), NewSat-V: 38기 이상 운영 중
일일 촬영 용량		✓✓	Pelican: 200,000 km²/일, NewSat-V: 350,000 km²/일
비디오 촬영		✓✓	NewSat-V: 720p, 1080p, 4K HD 비디오(모든 스펙트럴 밴드에서), Pelican: 정보 없음
궤도상 컴퓨팅	✓	✓	Pelican: NVIDIA Jetson 플랫폼, NewSat-V: Spiral Blue SE-1(NVIDIA Xavier NX 아키텍처)
컴퓨팅 성능		✓✓	NewSat-V: SE-1(6 TFLOPS, 384-코어 Volta GPU, 6-코어 Carmel CPU), Pelican: 상세 스펙 미공개 (Nvidia Jetson 탑재)
위성 크기/질량		✓✓	Pelican: 0.56m x 0.56m x 0.40m/120kg, NewSat-V: 0.51m × 0.57m × 0.82m/38.5kg
최대 궤도당 촬영 길이		✓✓✓	Pelican: 정보 없음, NewSat-V: 9000km
동적 범위		✓	Pelican: 16비트, NewSat-V: 54 dB 원시 / 66 dB HDR
위성 간 통신	✓✓		Pelican: C-밴드 및 Ka-밴드 무선 장치 탑재, NewSat-V: 정보 없음
온보드 AI 응용		✓✓	NewSat-V: Vessel Detect, Cloud Clipper, Canopy Mapper, Fire Severity, Water Body Mapper 등 AI 애플리케이션, Pelican: 상세 정보 없음

• 우위 정도: ✓ (약간 우위), ✓✓ (중간 우위), ✓✓✓ (매우 우위)
• 틀린 정보가 있을 수도 있음. (많은 정보가 공개되어 있지 않음) 

 

 

4. 개발 로드맵 및 확장 계획 

 

단계별 구축 전략 

• 1단계(2025-2027): Pelican-3,4 운영, AI 기반 분석 플랫폼 완성
• 2단계(2028-2029): 8기 체제 완성으로 재방문 주기 1일 달성
• 3단계(2030-2032): 16기 군집화 통해 전 지구 실시간 모니터링 구현

 

 

5. 한계점 

 

 

5.1 공간 해상도와 관측 폭의 트레이드오프

 

 Pelican 위성은 30-40cm의 높은 공간 해상도를 제공하지만, 이로 인해 관측 폭(Swath Width)이 직하점에서 6.5m로 제한됨. 이는New Sat-V의관측 폭에 비해 현저히 좁아 넓은 지역을 한 번에 관측하는 데 한계가 있음.

 

5.2 데이터 전송 및 처리 지연

 

 고해상도 이미지는 데이터 용량이 크기 때문에, 지상국으로의 전송과 처리에 시간이 소요됨. NVIDIA Jetson 플랫폼을 탑재하여 궤도상 컴퓨팅을 강화했지만, 실시간 데이터 제공에는 여전히 제약이 있음. 특히 C-밴드 및 Ka-밴드 무선 장치를 통한 위성 간 통신은 아직 초기 단계에 있음.

 

5.3 위성군 구축 진행 상황

 

 Pelican 위성군은 최종적으로 32개의 위성으로 구성될 계획이지만, 현재는 Pelican-1(2023년 11월)과 Pelican-2(2025년 1월)만 발사된 상태. 완전한 위성 군이 구축되기까지는 상당한 시간이 소요될 것이며, 그 전까지는 재방문 빈도와 글로벌 커버리지에 제한이 있음.

 

5.4 하이퍼스펙트럴 기능 부재

 

 Pelican 위성은 6개의 다중분광 밴드를 제공하지만, New Sat-V와와 같은 경쟁 위성이 제공하는 하이퍼스펙트럴 기능(최대 600개 스펙트럴 밴드)은 갖추고 있지 않음. 이는 특정 환경 모니터링, 광물 탐지, 정밀 농업 등의 응용 분야에서 제한적인 성능을 의미.

 

5.5 비디오 촬영 능력 제한

 

 New Sat-V가가 720p, 1080p, 4K HD 비디오 촬영 기능을 제공하는 반면, Pelican 위성의 비디오 촬영 능력에 대한 정보는 공개되지 않음. 이는 동적 이벤트 모니터링이나 비디오 분석이 필요한 응용 분야에서 제한 요소가 될 수 있음.

 

5.6 위성 크기 및 질량

 

 Pelican 위성은 120kg의 질량을 가지고 있어, New Sat-V(38.5kg)에에 비해 약 3배 무겁습니다. 이는 발사 비용 증가와 궤도 기동성 제한으로 이어질 수 있음. 

 

6. 결론 및 전망 

 

 Pelican 위성 시리즈는 30cm급 고해상도와 6개 다중분광 밴드를 통해 지구 관측 데이터의 품질을 크게 향상할 것으로 기대됨. NVIDIA Jetson 플랫폼 기반 온보드 컴퓨팅은 데이터 처리 시간을 획기적으로 단축시킬 전망임.

 

 32기 위성 군 완성 시 중위도 지역에서 하루 최대 30회 재방문이 가능해져 재난 감시, 환경 모니터링, 정밀 농업 등 다양한 분야에서 활용도가 높아질 것임. 향후 위성 간 통신 기술 발전과 AI 기반 분석 역량 강화를 통해 지구 관측 분야의 새로운 표준을 제시할 것으로 전망됨.

 

*광고 한 번씩 눌러주시면 큰 도움이 됩니다. 

 

*퍼플렉시티 클로드 3.7 모델 및 각종 자료를 활용하여 작성한 글.

*틀린 자료가 발견될 수도 있음.