Development and Application of 3-Dimensional Shielding Analysis Program to Analyze Total Ionizing Dose Level depending on the Satellite Structure Model

위성구조모델에 따른 방사선 총 이온화 조사량 예측을 위한 3차원 차폐두께 분석 프로그램의 개발 및 응용

Space radiation environments depend on satellite mission orbit, period, and date, and it can be predicted by simulation. Total Ionizing Dose(TID) can be predicted by Dose-depth Curve which only inform the dose level depending on the shielding thickness. So detail effective shielding analysis considering real structure is necessary to predict part level TID. For this purpose, program is developed to calculate shielding thickness distribution by structure modeling and ray trace from certain point in the structure. Finally TID at certain point in the 3-dimensional structure can be calculated by integration of shielding distribution result and dose-depth curve data. Using this program, TID is analyzed at part level certain point by modeling of equipment box structure in the satellite.

우주방사선환경은 위성의 운용궤도와 임무 기간 및 시기에 따라 달라지고 시뮬레이션을 통 해 예측이 가능하다. 총 이온화 조사량(TID)의 경우 dose-depth 곡선으로 차폐두께에 따른 조사량을 알 수 있다. 그러나 이는 차폐두께에 따른 조사량의 정보만 보여주므로 실제 차폐 구조물의 형상에 따른 부품수준에서의 총 이온화 조사량을 예측하기 위해서는 구조물의 형태를 고려한 유효 방사선 차폐두께의 상세 분석이 필요하다. 이를 위해 다양한 구조형상을 3차원 좌표로 입력하여 모델링이 가능하게 하고 여기에 임의 지점에서 방사되는 ray를 이용하여 구조체의 전 방향에 대한 유효 차폐두께분포를 계산하는 프로그램을 개발하였다. 이 분포결과를 위성의 우주임무환경에서 예측되는 dose-depth 곡선 데이터와 결합하여 최종적으로 위성내부의 임의지점에서 예측되는 총 이온화 조사량을 계산함으로써 3차원 구조형상을 고려한 상세 분석이 가능하도록 하였다. 이를 이용하여 위성의 전자박스구조를 모델링하여 부품수준의 임의지점에서 예측되는 총 이온화 조사량을 분석하였다.