기준일: 2026-03-07
촬영가능성 계산(feasibility analysis)은 단순히 "지나가면 찍을 수 있다"를 확인하는 단계가 아니다. 실제로는 기하 접근 가능성, 광학/레이더 운용 조건, 위성 자세·전력·열·메모리, 지상국 downlink, 기존 임무와의 충돌, 날씨/구름, 고객 요구 조건을 함께 걸러서 실제로 계약 가능한 촬영 제안서를 만드는 과정이다.
OGC Sensor Planning Service는 EO 위성 tasking에서 feasibility를 별도 기능으로 정의한다. 즉, 촬영 요청을 받으면 먼저 feasibility를 확인하고, 그 뒤에 submit, reserve, status, cancel 같은 후속 절차가 이어진다. OGC EO Satellite Tasking Extension은 더 나아가 feasibility study를 정식 결과 객체로 다루며, 이후 Submit/Reserve 요청은 이 feasibility 결과와 동일한 tasking parameter를 유지해야 한다고 규정한다.
실무적으로 이 말은 다음을 뜻한다.
주문/계약 직전의 기술 판정계획 가능, 안전, 충돌 없음, 다운링크 가능까지 포함해야 함ESA EO Framework도 mission planning 서비스가 conflict free, feasible and safe instrument tasking and satellite downlink activities를 제공해야 한다고 명시한다.
한국항공우주연구원은 위성 지상국 시스템을 위성관제시스템, 수행안테나시스템, 영상처리시스템으로 구분하고, 이 중 영상처리시스템이 사용자 요청 접수, 촬영계획 수립, 영상처리 및 자료 배포를 수행한다고 설명한다. 쎄트렉아이도 상용 지상시스템에서 MCS(Mission Control System)의 Mission Planning, IRPS(Image Receiving & Processing System)의 Image Collection Planning을 별도 기능으로 제시한다.
즉, 한국 운영 체계에서도 feasibility는 보통 아래 사이에 위치한다.
사용자 요청 접수 -> 촬영가능성 계산 -> 촬영계획 수립 -> 명령계획 -> uplink
전문가 관점에서 feasibility의 목적은 보통 5가지다.
기술적 가능성: 센서와 궤도가 목표를 물리적으로 관측 가능한가운용 가능성: 위성이 해당 시점에 자세기동, 촬영, 저장, 다운링크를 수행할 수 있는가품질 가능성: 고객이 요구한 구름량, 입사각, 해상도, 레벨 조건을 만족할 가능성이 있는가일정 가능성: 요청한 기간 안에 시도 기회를 충분히 확보할 수 있는가계약 가능성: 공급자가 제안 가능한 조건과 책임범위를 고객에게 수치로 설명할 수 있는가촬영가능성 계산은 보통 아래 순서로 진행된다.
| 단계 | 무엇을 계산하는가 | 탈락 조건 예시 | 결과 |
|---|---|---|---|
| 1. 요청 정규화 | AOI, 시간창, 센서, 모드, 품질 조건 정리 | 필수 파라미터 누락, 최소 주문 단위 미달 | 계산용 표준 요청 |
| 2. 센서/상품 제약 검증 | 서비스 정책, 모드, 제품 레벨, 파일 형식 검증 | 지원하지 않는 모드, 불가능한 제품 조합 | 정책 적합 여부 |
| 3. 기하 접근 계산 | 궤도와 센서 시야로 AOI 접근 가능 시각 계산 | 시간창 내 접근 없음 | 후보 pass 목록 |
| 4. 자세/센서 운용성 계산 | off-nadir, incidence, slewing, duty cycle 검토 | 최대 기동각 초과, 센서 모드 불가 | 촬영 가능한 segment |
| 5. 광학/환경 조건 계산 | 태양고도, 구름, 계절성, SAR/광학 특성 반영 | 광학 야간, 구름 확률 과다 | 성공 확률 추정 |
| 6. 위성 자원 계산 | 메모리, 전력, 열, onboard duty cycle 검토 | recorder overflow, thermal margin 부족 | 자원 적합 여부 |
| 7. 지상국/downlink 계산 | 가시 패스, 링크 속도, backlog, station availability 검토 | 내려받을 창구 없음 | acquisition-to-downlink 연결성 |
| 8. 충돌 해소 및 우선순위 반영 | 기존 촬영·재난임무·긴급주문과 deconflict | 같은 시간대 경쟁에서 밀림 | 채택/보류/거절 |
| 9. 제안서 생성 | 성공가능도, 첫 시도일, 권장 완화조건 산출 | - | Feasibility proposal |
이 단계에서는 고객 입력을 기계가 계산 가능한 구조로 바꾼다.
대표 입력은 다음과 같다.
한국 SI Imaging Services 주문 페이지도 이와 유사한 항목을 그대로 요구한다. AOI는 원, 사각형, SHP/KML/KMZ로 넣을 수 있고, cloud cover, off-nadir, 제품 레벨, 촬영모드, polarization, 제품 처리 레벨을 지정하도록 되어 있다.
정규화 단계에서 흔한 탈락 사유는 다음이다.
예를 들어 SIIS는 Priority Plus 옵션에서는 feasibility study를 수행하지 않으며 주문 시 cloud cover와 tilt angle을 지정할 수 없다고 밝힌다. 반대로 Assured, Priority, Standard는 feasibility study 후 proposal을 제공한다.
이 단계는 물리 계산 전에 사업 규칙을 검증하는 단계다.
검증 항목 예시는 다음과 같다.
SIIS 공개 정책에는 다음이 포함된다.
100 km²5 km하루 전 03:00 UTC 전까지 주문 확정2일 전 03:00 UTC 전까지 주문 확정즉, feasibility는 우주공학 계산만이 아니라 영업/운영 SLA 계산도 포함한다.
이 단계는 "위성이 시간창 안에 그 목표를 시야에 넣을 수 있는가"를 본다.
핵심 입력은 다음과 같다.
실무적으로는 후보 pass list를 만든다. 각 후보 pass마다 다음이 계산된다.
근사식으로는 다음 같은 1차 계산을 많이 쓴다.
여기서:
h: 위성 고도theta_max: 허용 최대 off-nadir 각예를 들어 고도 500 km, 최대 off-nadir 25°이면:
즉, 목표가 궤도 지상투영선에서 대략 233 km보다 더 멀면 그 pass는 기하적으로 탈락할 가능성이 높다. 실제 구현에서는 지구 곡률, 센서 footprint, 자세 제약, swath overlap까지 더 정밀하게 계산한다.
기하적으로 접근 가능하다고 끝이 아니다. 그 자세로 실제 센서 운용이 가능한지 봐야 한다.
검토 항목 예시는 다음과 같다.
NASA는 mission planning software가 satellite dynamics와 component capability 모델을 포함해야 하며, 이벤트는 순서와 시간 간격을 가진 action series로 계획되고 시뮬레이션을 통해 반복 조정된다고 설명한다.
즉, feasibility 계산은 보통 다음 질문을 포함한다.
이 단계에서 광학과 SAR의 feasibility 특성이 크게 갈린다.
광학 위성은 보통 다음을 본다.
SAR 위성은 구름 영향은 작지만 다음을 더 본다.
OGC EO Tasking Extension은 feasibility 결과가 cell 또는 segment 단위로 제공될 수 있고, 각 셀의 성공 가능성과 whole area before the end of the requested time window에 대한 overall chance를 포함할 수 있다고 설명한다. 또한 이 확률은 climate, weather and satellite workload conditions를 반영할 수 있다고 명시한다.
이 점이 중요하다. feasibility는 단순 yes/no가 아니라 아래처럼 확률형으로 나오는 것이 정상이다.
여기서는 촬영 자체보다 찍고 저장하고 유지할 수 있는지를 본다.
대표 제약은 다음과 같다.
데이터량은 보통 다음 구조로 계산한다.
여기서:
D_task: 촬영 1건 데이터량R_raw: 원시 데이터 생성률t_img: 촬영 지속시간C_comp: onboard compression ratioCCSDS는 onboard data compression이 data storage와 downlink capacity의 제약을 완화하기 위해 필요하다고 설명한다.
실무에서 많은 주문이 여기서 탈락한다. 찍는 것보다 내려받는 것이 더 빡빡한 경우가 많기 때문이다.
검토 항목은 다음과 같다.
NASA는 mission planning and scheduling이 link and loading analyses와 operational schedules 생성을 포함한다고 설명한다. 또한 ground station scheduling software는 orbit simulation으로 contact conflicts를 계산하고 schedule optimization을 지원한다고 설명한다.
수용 가능한 downlink 용량은 보통 다음 식으로 잡는다.
여기서:
R_link: 링크 속도t_pass: 유효 downlink 시간eta: 프로토콜/링크 효율D_task가 C_down을 지속적으로 초과하면, 기하적으로 촬영 가능해도 운영상 infeasible이 될 수 있다.
기술적으로 feasible인 주문 여러 개가 동시에 존재하면, 운영시스템은 이를 다 수용하지 못할 수 있다. ESA도 mission planning이 station unavailability, interference, deconfliction을 고려해야 한다고 명시한다.
이 단계에서 보통 다음이 적용된다.
따라서 feasibility 결과는 다음 셋 중 하나로 정리되는 경우가 많다.
FeasibleConditionally feasibleCurrently infeasible / rejected최종 산출물은 내부적으로는 task segment/cell 리스트일 수 있고, 고객에게는 보통 proposal 형식으로 전달된다.
보통 들어가는 내용은 다음과 같다.
SIIS도 Assured, Priority, Standard 옵션에서 feasibility proposal을 제공한다고 밝히고 있다.
전문가들은 feasibility를 보통 아래처럼 나눈다.
| 유형 | 예시 | 판정 방식 |
|---|---|---|
Hard constraints |
시간창 내 접근 없음, 최대 기동각 초과, 지원하지 않는 모드, recorder overflow, downlink 창 없음 | 하나라도 실패하면 즉시 reject |
Soft constraints |
구름 가능성, workload 경합, 예보 불확실성, 지상국 재배치 가능성 | 확률 또는 score로 반영 |
후보 촬영 기회 i의 성공확률을 다음처럼 근사할 수 있다.
그리고 후보 pass가 여러 개 있으면 적어도 한 번 성공할 확률은:
주의:
실무 보고서에서는 보통 이런 식이 읽기 쉽다.
| P_total | 해석 |
|---|---|
>= 0.85 |
높은 타당성 |
0.60 ~ 0.85 |
조건부 타당 |
0.30 ~ 0.60 |
낮은 타당성, 조건 완화 권고 |
< 0.30 |
현재 기준 infeasible에 가까움 |
이 기준은 운영기관별로 다르며, 아래 수치 예제는 설명용 모델이다.
20 km x 20 km7일20%25°500 km 가정최대 cross-track reach를 근사하면:
7일 안 후보 pass 5개에 대해, 목표의 cross-track 거리 추정값이 아래와 같다고 가정한다.
| pass | cross-track distance | 기하 판정 |
|---|---|---|
| P1 | 80 km | 통과 |
| P2 | 260 km | 탈락 |
| P3 | 150 km | 통과 |
| P4 | 310 km | 탈락 |
| P5 | 120 km | 통과 |
즉, 5개 후보 중 3개가 기하적으로 남는다.
광학 위성이므로 남은 3개 중 태양고도와 그림자 조건을 본다.
따라서 실질 후보는 P1, P5 두 개만 남는다고 본다.
운영기관이 예보와 계절 통계를 반영해 다음과 같이 추정했다고 가정한다.
P1의 cloud 조건 만족 확률 = 0.45P5의 cloud 조건 만족 확률 = 0.35기하, 자원, downlink는 두 pass 모두 충분하다고 보고:
P_geo = 1.0P_resource = 0.98P_downlink = 0.97그러면 각 pass의 성공확률은:
적어도 한 번 성공할 확률은:
즉, 약 61.9%다.
조건부 타당20% -> 30%로 완화하거나 시간창을 7일 -> 14일로 늘리면 P_total이 크게 증가할 가능성이 높다현재 조건 기준 성공확률 약 0.62, 기간 연장 권고가 적절하다SIIS는 Standard 옵션에서 고객이 만족하는 유효 영상을 획득하지 못하더라도 최대 10회 촬영을 진행한다고 공개한다.
이 정책은 feasibility 관점에서 매우 중요하다. pass 1회 성공확률이 낮아도 시도 횟수를 늘리면 전체 성공확률이 급격히 올라가기 때문이다.
예를 들어 pass당 유효 영상 확보 확률이 p = 0.30이라고 가정하면:
즉, 약 97.2%다.
같은 계산을 보면:
3회 시도: 1 - 0.7^3 = 65.7%5회 시도: 1 - 0.7^5 = 83.2%10회 시도: 97.2%시간창 전체에서의 누적 성공확률로 봐야 한다48시간25° ~ 40°예상 incidence angle이 다음과 같다고 가정한다.
| pass | incidence angle | 판정 |
|---|---|---|
| S1 | 28° | 통과 |
| S2 | 42° | 탈락 |
| S3 | 33° | 통과 |
구름은 거의 의미가 없으므로, S1과 S3가 주 후보다.
한 번 촬영 시:
70 s320 Mbit/s1.8그러면 task당 데이터량은:
다음 X-band pass에서:
310 Mbit/s400 s0.75이면 downlink 가능량은:
즉, 12.4 Gbit 데이터 1건은 downlink 관점에서 충분히 feasible하다.
하지만 이미 recorder에 36 Gbit backlog가 쌓여 있고, 안전여유를 뺀 실사용 가능 메모리가 45 Gbit라면:
즉, 메모리 측면에서는 infeasible이 된다.
기하적으로는 feasible기상적으로도 feasiblerecorder capacity 때문에 현재 궤도 사이클에서는 infeasible이 경우 운영자는 다음 중 하나를 제안한다.
이 예제는 feasibility가 단순 접근 계산이 아니라 mission-wide schedulability라는 점을 보여준다.
0.4 ~ 0.7 수준으로 흔들리기 쉬움좋은 feasibility proposal은 단순 가능/불가능보다 아래 숫자를 제시해야 한다.
P_total예를 들면 다음처럼 쓰는 것이 실무적으로 유용하다.
| 항목 | 예시 |
|---|---|
| 요청 | 서울 인근 AOI 20x20 km, 7일, cloud <= 20% |
| 후보 pass | 5 |
| 기하 통과 | 3 |
| 품질 통과 예상 | 2 |
| 누적 성공확률 | 61.9% |
| 주요 리스크 | 구름, 짧은 시간창 |
| 완화 권고 | 기간 14일 연장 시 확률 80%+ 예상 |
촬영가능성 계산의 핵심은 보일까?가 아니라 요청 조건대로, 안전하게, 제때, 내려받을 수 있게, 계약 가능한 확률로 실행할 수 있는가?다.
전문가 수준에서 feasibility는 보통 아래를 동시에 계산한다.
geometryattitude and sensor operabilityillumination or radar geometryweather/climate probabilityrecorder/power/thermal marginsground-station/downlink capacitytask conflicts and priority그리고 최종 결과는 yes/no보다 아래 형태가 적절하다.
feasibleconditionally feasibleinfeasiblerecommended relaxationnumerical probability of success즉, 좋은 feasibility 분석은 고객 요청을 위성 운용 언어로 번역하고, 그 결과를 다시 고객이 이해할 수 있는 확률과 조건으로 되돌려주는 작업이다.