🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

동작 원리 자세히 보기

• 위성은 '우주의 중계기' — 통신위성 안의 트랜스폰더는 지상에서 올라온 신호(업링크)를 받아 주파수를 바꾸고 크게 증폭해 다시 내려보냅니다(다운링크). 예를 들어 위성 방송은 약 14 GHz로 올리고 약 12 GHz로 내립니다. 올리고 내리는 주파수가 다른 것은, 위성이 내보내는 강한 신호가 자기 수신기를 방해하지 않게 하기 위해서입니다. 전기는 태양전지판에서 얻습니다.
• 궤도와 속도 — 높이 약 35,786 km의 정지궤도 위성은 초속 약 3.1 km로 돌아 지구 자전과 보조를 맞춥니다. 높이 약 550 km의 저궤도 위성은 초속 약 7.6 km로 약 95분에 한 바퀴를 돕니다. 낮을수록 지구 중력에 버티기 위해 더 빨리 돌아야 합니다.
• 안테나가 모두 남쪽을 향하는 이유 — 정지궤도 위성은 모두 적도 바로 위에 있습니다. 북반구인 우리나라에서는 위성 방송 접시가 모두 남쪽 하늘을 비스듬히(약 45° 높이) 향합니다.
• 비가 오면 끊기는 위성 방송 — 12 GHz 전파는 파장이 약 2.5 cm로 빗방울에 흡수·산란되기 쉬워, 소나기가 쏟아지면 화면이 멈추기도 합니다(파장 편 참고).
• 태양이 위성 뒤에 오면 — 해마다 춘분과 추분 무렵 며칠 동안, 태양이 위성 바로 뒤에 오는 몇 분간 위성 방송이 끊깁니다. 태양이 내는 강한 전파 잡음이 위성 신호를 덮어 버리기 때문으로, 태양이 강력한 전파원이라는 증거입니다(우주와 자연이 만드는 전파).
• 저궤도 위성 군집 — 수천 기의 저궤도 위성이 서로 레이저로 신호를 주고받으며 지구 전체에 인터넷을 제공합니다. 이용자는 전자적으로 방향을 바꾸는 납작한 위상 배열 안테나로 빠르게 지나가는 위성을 차례로 붙잡습니다(안테나). 다만 밤하늘을 가로지르는 위성 궤적과 위성의 전파가 천문 관측을 방해하는 문제도 새로 생겨, 천문학계와 위성 회사들이 함께 대책을 찾고 있습니다.
• 심우주 통신 — 달·행성 탐사선과의 통신은 지름 수십 m의 큰 접시 안테나가 필요합니다. 우리나라 달 궤도선 '다누리'와의 교신에는 경기도 여주의 35 m 심우주 안테나가 쓰입니다. 전파망원경과 생김새와 원리가 거의 같습니다.

위성통신의 발전사

비유로 설명하기

• 통신위성은 "아주 높은 산꼭대기에 세운 중계탑"입니다. 산이 높을수록 멀리까지 보이듯, 위성은 하늘 높이 있어 한 번에 넓은 지역에 전파를 보냅니다.
• 정지궤도 위성은 "회전목마 위의 친구"와 같습니다. 나와 같은 빠르기로 함께 돌기 때문에, 서로를 보면 늘 같은 자리에 있는 것처럼 보입니다.

자주 하는 오해

• "정지궤도 위성은 우주에 멈춰 떠 있다" — 실제로는 초속 약 3 km로 돌고 있습니다. 지구 자전과 같은 빠르기로 돌아 멈춘 것처럼 보일 뿐입니다. 멈춰 있다면 곧바로 지구로 떨어집니다.
• "우주에는 중력이 없어서 위성이 떠 있다" — 위성도 지구 중력에 계속 끌려 '떨어지는' 중이지만, 옆으로 매우 빨리 움직이기 때문에 지구 둘레를 계속 돌게 됩니다.

함께 해 볼 질문·활동

• 동네 아파트 베란다의 위성 접시들이 모두 같은 방향을 향하는지 관찰하고, 휴대전화 나침반으로 방향(남쪽)과 기울기를 재어 보기
• 위성 추적 앱이나 웹사이트로 오늘 밤 국제우주정거장(ISS)이 지나가는 시각을 찾아, 맨눈으로 저궤도 위성의 빠른 움직임을 관찰하기
• 정지궤도 위성까지 전파가 왕복하는 시간을 계산해 보기(거리 약 36,000 km × 2 ÷ 빛의 속도 ≈ 0.24초)