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사례 연구
31.4MP Atlas 5GigE 카메라를 활용한
마이크로위성 고해상도 이미지 촬영
31.4MP Atlas 5GigE 카메라를 활용한 마이크로위성 고해상도 이미지 촬영
하마다시(浜松市)에 위치한 장비 제조업체 Harada Seiki는 도쿄의 통신장비 제조업체 Addnics, 그리고 기타큐슈에 위치한 교슈 공과대학교(Kyutech)와 공동으로 마이크로위성을 개발 및 제작했다. 해당 위성은 2022년 3월 24일 국제우주정거장(ISS)에서 지구 저궤도로 발사되었으며, 그 이후 지구 관측 및 고속 통신을 위한 다양한 실증 실험이 진행되었다.
The Kitsune satellite “Wide 6U”
과제
위성이 점점 더 정교해지고 있는 가운데, 크기와 중량, 우주 환경의 극심한 온도 변화에 대한 내열성, 발사 시 발생하는 진동 및 충격에 대한 내구성, 고속 궤도 이동 중에도 정확한 이미징이 가능한 고성능 카메라 사용, 그리고 다양한 안전 테스트 통과 등의 복합적인 요건을 충족시키면서도 전체 비용을 절감하는 것이 중요한 과제로 제시되었다.
해결 방안
Kitsune “Wide 6U” 위성은 박스형 구조로, 길이 30cm, 너비 20cm, 높이 10cm이며 무게는 약 8kg이다. 속도는 초속 7.7km로, 지상 400km 고도의 궤도를 약 90분에 한 바퀴 도는 성능을 갖추고 있다. 기존 마이크로위성보다 두 배 이상의 탑재 용량을 확보함으로써, 보다 대형의 이미징 장비를 설치할 수 있게 되었다.
위성 외부에는 태양광 패널이 장착되어 장치에 전력을 공급하며, 고정밀 망원경과 고속 통신 장비를 탑재하여 지상의 5미터 크기 물체까지 식별이 가능하다. Harada Seiki는 고해상도 이미지를 제공하는 LUCID의 Atlas 5GigE 카메라를 적용하였으며, 이 카메라는 Sony의 31.4MP 글로벌 셔터 CMOS 센서를 탑재하여 매우 낮은 노이즈와 넓은 다이내믹 레인지, 높은 양자 효율을 구현한다. 카메라는 55×55×70mm의 컴팩트한 하우징에 담겨 있으며, 진동과 충격에 강한 산업용 구조로 설계되어 우주 환경에도 적합하다.
Atlas 카메라는 대형 포맷 센서의 광학 성능을 극대화하기 위해 능동형 센서 정렬(Active Sensor Alignment) 기능을 자체적으로 탑재하고 있으며, 이는 고정밀 카메라 정렬이 요구되는 비전 애플리케이션에 적합하다. 긴 초점 거리의 망원 렌즈를 사용할 경우, 렌즈 마운트에 대한 센서 정렬 정확도가 이미지 품질에 큰 영향을 미치기 때문에, 이미지의 가장자리까지 선명한 화질을 확보하려면 정밀한 정렬이 필수적이다.
Atlas 5GigE 머신 비전 카메라
Atlas 산업용 카메라는 고대역폭이 필요한 컴팩트 이미지 애플리케이션을 위해 설계되었으며, 5Gbase-T(5GigE) 이더넷 인터페이스를 통해 일반 기가비트 이더넷보다 5배 빠르고, USB 3.2 Gen 1×1보다 50% 더 빠른 데이터 전송 속도를 제공한다. 기존 구리 이더넷 케이블로 최대 100미터 거리에서도 안정적으로 작동하며, Power over Ethernet(PoE) 기능을 통해 시스템 통합을 간소화하고 비용을 절감할 수 있다. 또한 대형 APS-C 이미지 센서를 최대 31.4MP까지 지원하면서도, 별도의 대형 방열판이나 팬 없이 안정적인 동작이 가능하다.
결론
해당 마이크로위성이 발사된 이후, Harada Seiki는 상업적 활용을 위한 다양한 아이디어를 실현하고자 연구를 지속하고 있다. 대표이사 Harada Hirotoshi는 “위성에 요구되는 성능이 점점 정교해지는 흐름 속에서, 이번 마이크로위성의 크기가 향후 새로운 기준이 될 것으로 생각한다. 일반 소비자 시장에서도 쉽게 활용할 수 있고, 정보 산업 전반에 기여할 수 있는 위성을 개발하는 것이 목표다”라고 밝혔다.
자세히 알아보기:
Harada Seiki 방문
Addnics 방문
교슈 공과대학교(Kyutech) 방문
Atlas 5GigE 카메라에 대한 자세한 정보는 Atlas 제품 페이지를 참조하세요.