2002년 4월에 발사된 Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE) 위성의 중력시간변화 측정을 통해, 기후 및 환경 변화에 의한 지구 내 질량 재배치 연구가 가능해 졌다. GRACE 중력 자료는 구면조화 함수의 계수인 중력 스펙트럼 형태로 제공이 되며, 이를 구면조화 함수를 이용하여 원하는 지역의 중력 변화 또는 질량 변화로 환산을 해야 한다. 하지만, GRACE 중력 자료는 측정 잡음 이외에도 공간적인 알리아스 에러가 존재하여, 질량 재배치 효과를 확인하기 위해서는 중력 스펙트럼의 처리 과정이 필요하다. 이 연구에서는 GRACE 자료를 처리하는 가장 일반적인 방법을 소개하고, 처리된 중력 자료를 이용한 연구 사례를 소개하였다. GRACE 중력 자료를 이용하여 광범위한 지구과학 연구가 진행 중이지만, 그 중 가장 활발한 연구 분야인 육지의 물수지 연구, 빙하 변화 연구 그리고 해수면 상승 연구 등을 중심으로 소개하였다. GRACE 위성과 유사한 인공위성 중력 관측 사업이 2020년까지 계획되어 있으며, 향후 수십년간 축적된 인공위성 중력 자료는 지구 환경 변화 연구에 핵심적인 자료로 활용될 것으로 기대된다.

In a satellite gravimetry mission similar to GRACE, the precision of inter-satellite ranging is one of the key factors affecting the quality of gravity field recovery. In this paper, the impact of ranging precision on the accuracy of recovered geopotential coefficients is analyzed. Simulated precise orbit determination (POD) data and inter-satellite range data of formation-flying satellites containing white noise were generated, and geopotential coefficients were recovered from these simulated data sets using the crude acceleration approach. The accuracy of the recovered coefficients was quantitatively compared between data sets encompassing different ranging precisions. From this analysis, a rough prediction of the accuracy of geopotential coefficients could be obtained from the hypothetical mission. For a given POD precision, a ranging measurement precision that matches the POD precision was determined. Since the purpose of adopting inter-satellite ranging in a gravimetry mission is to overcome the imprecision of determining orbits, ranging measurements should be more precise than POD. For that reason, it can be concluded that this critical ranging precision matching the POD precision can serve as the minimum precision requirement for an on-board ranging device. Although the result obtained herein is about a very particular case, this methodology can also be applied in cases where different parameters are used.