촬영가능성 계산 절차 조사

기준일: 2026-03-07

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촬영가능성 계산 절차 조사

기준일: 2026-03-07

한 줄 결론

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.

왜 별도 절차가 필요한가

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.

ESA EO Framework도 mission planning 서비스가 conflict free, feasible and safe instrument tasking and satellite downlink activities를 제공해야 한다고 명시한다.

한국 사례에서 feasibility가 놓이는 위치

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

촬영가능성 계산의 목적

전문가 관점에서 feasibility의 목적은 보통 5가지다.

  1. 기술적 가능성: 센서와 궤도가 목표를 물리적으로 관측 가능한가
  2. 운용 가능성: 위성이 해당 시점에 자세기동, 촬영, 저장, 다운링크를 수행할 수 있는가
  3. 품질 가능성: 고객이 요구한 구름량, 입사각, 해상도, 레벨 조건을 만족할 가능성이 있는가
  4. 일정 가능성: 요청한 기간 안에 시도 기회를 충분히 확보할 수 있는가
  5. 계약 가능성: 공급자가 제안 가능한 조건과 책임범위를 고객에게 수치로 설명할 수 있는가

절차 개요

촬영가능성 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

단계별 상세

1. 요청 정규화

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.

2. 서비스/정책 제약 검증

이 단계는 물리 계산 전에 사업 규칙을 검증하는 단계다.

검증 항목 예시는 다음과 같다.

SIIS 공개 정책에는 다음이 포함된다.

즉, feasibility는 우주공학 계산만이 아니라 영업/운영 SLA 계산도 포함한다.

3. 기하 접근 가능성 계산

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.

$$ one-sided cross-track reach d_{max} ≈ h \cdot \tan(\theta_{max}) $$

여기서:

예를 들어 고도 500 km, 최대 off-nadir 25°이면:

$$ d_{max} ≈ 500 \cdot \tan(25^\circ) ≈ 233 km $$

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.

4. 자세·센서 운용성 계산

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.

5. 광학/기상 또는 레이더 조건 계산

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.

6. 위성 자원 계산

여기서는 촬영 자체보다 찍고 저장하고 유지할 수 있는지를 본다.

대표 제약은 다음과 같다.

데이터량은 보통 다음 구조로 계산한다.

$$ D_{task} ≈ R_{raw} \cdot t_{img} / C_{comp} $$

여기서:

CCSDS는 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.

$$ C_{down} ≈ R_{link} \cdot t_{pass} \cdot eta $$

여기서:

D_task가 C_down을 지속적으로 초과하면, 기하적으로 촬영 가능해도 운영상 infeasible이 될 수 있다.

8. 충돌 해소와 우선순위 반영

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.

9. Feasibility proposal 산출

최종 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.

수치 모델: 전문가 실무에서 자주 쓰는 판정 방식

1. hard constraint와 soft constraint를 분리한다

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

2. 성공 확률을 곱셈형으로 근사한다

후보 촬영 기회 i의 성공확률을 다음처럼 근사할 수 있다.

$$ P_{i} ≈ P_{geo},i \cdot P_{env},i \cdot P_{resource},i \cdot P_{downlink},i $$

그리고 후보 pass가 여러 개 있으면 적어도 한 번 성공할 확률은:

$$ P_{total} = 1 - Π(1 - P_{i}) $$

주의:

3. 결과를 수치 등급으로 제시한다

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.

수치 예제 1: 광학 주문의 feasibility 계산

조건

1단계. 기하 접근 필터

최대 cross-track reach를 근사하면:

$$ d_{max} ≈ 500 \cdot \tan(25^\circ) ≈ 233 km $$

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.

2단계. 태양/품질 조건 필터

광학 위성이므로 남은 3개 중 태양고도와 그림자 조건을 본다.

따라서 실질 후보는 P1, P5 두 개만 남는다고 본다.

3단계. 기상 확률 반영

운영기관이 예보와 계절 통계를 반영해 다음과 같이 추정했다고 가정한다.

기하, 자원, downlink는 두 pass 모두 충분하다고 보고:

그러면 각 pass의 성공확률은:

$$ P1 ≈ 1.0 \cdot 0.45 \cdot 0.98 \cdot 0.97 ≈ 0.428 P5 ≈ 1.0 \cdot 0.35 \cdot 0.98 \cdot 0.97 ≈ 0.333 $$

적어도 한 번 성공할 확률은:

$$ P_{total} = 1 - (1 - 0.428) \cdot (1 - 0.333) ≈ 1 - (0.572 \cdot 0.667) ≈ 0.619 $$

즉, 약 61.9%다.

해석

수치 예제 2: SIIS Standard 정책과 확률 해석

SIIS는 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:

$$ P_{total}(10 attempts) = 1 - (1 - 0.30)^10 = 1 - 0.7^10 ≈ 0.972 $$

즉, 약 97.2%다.

같은 계산을 보면:

해석

수치 예제 3: SAR 주문은 기상보다 자원·다운링크가 지배적일 수 있다

조건

1단계. 기하/입사각 판정

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:

그러면 task당 데이터량은:

$$ D_{task} ≈ 320 \cdot 70 / 1.8 ≈ 12,444 Mbit ≈ 12.4 Gbit $$

다음 X-band pass에서:

이면 downlink 가능량은:

$$ C_{down} ≈ 310 \cdot 400 \cdot 0.75 ≈ 93,000 Mbit ≈ 93 Gbit $$

즉, 12.4 Gbit 데이터 1건은 downlink 관점에서 충분히 feasible하다.

3단계. recorder backlog 반영

하지만 이미 recorder에 36 Gbit backlog가 쌓여 있고, 안전여유를 뺀 실사용 가능 메모리가 45 Gbit라면:

$$ 36 + 12.4 = 48.4 Gbit $$

즉, 메모리 측면에서는 infeasible이 된다.

해석

이 경우 운영자는 다음 중 하나를 제안한다.

이 예제는 feasibility가 단순 접근 계산이 아니라 mission-wide schedulability라는 점을 보여준다.

케이스 해석: 어떤 요청이 실제로 더 타당한가

케이스 A. 광학, 짧은 기간, 강한 cloud 제약

케이스 B. 광학, 긴 기간, Standard 옵션

케이스 C. SAR, 긴급 주문

전문가가 feasibility proposal에 넣어야 하는 숫자

좋은 feasibility proposal은 단순 가능/불가능보다 아래 숫자를 제시해야 한다.

예를 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

최종 정리

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.

그리고 최종 결과는 yes/no보다 아래 형태가 적절하다.

즉, 좋은 feasibility 분석은 고객 요청을 위성 운용 언어로 번역하고, 그 결과를 다시 고객이 이해할 수 있는 확률과 조건으로 되돌려주는 작업이다.

출처

  1. OGC, Sensor Planning Service Standard: https://www.ogc.org/publications/standard/sps/
  2. OGC, EO Satellite Tasking Extension for SPS 2.0: https://portal.ogc.org/files/?artifact_id=40185
  3. ESA EO Framework Specifications: https://eof.esa.int/document/esa-eo-framework-eof-csc-specifications/
  4. NASA SmallSat Institute, Ground Data Systems and Mission Operations: https://www.nasa.gov/smallsat-institute/sst-soa/ground-data-systems-and-mission-operations
  5. 한국항공우주연구원, 위성 운영기술 연구: https://www.kari.re.kr/kor/contents/62
  6. Satrec Initiative, Ground Systems: https://www.satreci.com/page/22
  7. SI Imaging Services, 바로 주문하기: https://www.si-imaging.com/kr/page/32
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