• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2010.04a
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• pp.28.3-28.3
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• 2010

위성이 궤도를 운용함에 있어서 원으로 운용되는 저궤도(LEO)에서는 대기저항(Drag)에 의한 섭동 영향이 가장 크게 미친다. 이 연구에서는 대기저항 섭동에 의해 감소되는 위성의 고도를 전기추력기를 이용하여 고도를 유지할 때 이를 해석적인 측면에 대해 살펴보고 지구 관측 위성에서 많이 쓰이는 태양 동기 궤도(SSO)에 적용하여 궤도를 유지하는 방법에 대해 알아보았다. 태양활동에 의한 대기의 밀도변화를 John kennewell의 모델을 통해 예측하여 대기저항에 의해 감소되는 고도량을 구하고 위성에서 추력(thrust)을 줄 때는 Gaussian Variation of Parameters식을 이용하여 해석적인 방법으로 궤도 장반경의 증가량을 구하였다. 위성에 추력을 줄때 이심률이 증가하게 되는 문제는 구속조건으로 이심률 값의 최대 허용치를 정하여 증가하는 것을 방지하도록 하였다. 또한 $J_2$ 섭동에 의해 가장 영향을 받는 승교점(Ascending Node)과 추력에 의해 변화할 수 있는 근지점(Perigee)을 살펴보고 궤도 유지를 위한 적절한 추력 방향을 구하였다. 각각의 궤도 요소의 변화를 살펴보고 일반적인 태양 동기 궤도 위성의 제원을 이용하여 궤도 유지에 적용하였다. 저궤도 위성의 궤도 유지에 대한 복잡한 수치적인 방법으로 궤도요소의 변화를 정확하게 구하지만 해석적인 방법으로도 위성의 궤도 유지를 위한 정보를 얻을 수 있었다. 이를 저궤도 위성의 궤도 운용과 변화 예측에 적용할 수 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.1
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• pp.39-47
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• 2005

In this paper, a method of station keeping strategy using relative orbital motion and numerical optimization technique is presented for geostationary spacecraft. Relative position vector with respect to an ideal geostationary orbit is generated using high precision orbit propagation, and compressed in terms of polynomial and trigonometric function. Then this relative orbit model is combined with optimization scheme to propose a very efficient and flexible method of station keeping planning. Proper selection of objective and constraint functions for optimization can yield a variety of station keeping methods improved over the classical ones. Results from the nonlinear simulation have been shown to support such concept.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2009.10a
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• pp.39.4-40
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• 2009

이 연구의 목적은 고해상도 합성개구레이더 센서를 탑재한 관측위성의 운용요구사항에 맞춰 임무기간 동안 관측 목표지역을 주기적으로 반복하고 지상궤적을 $\pm2km$ 범위 내에서 안정성을 갖도록 유지 조정하는 궤도제어 알고리즘 연구를 수행하는데 있다. 기존에 수행되어 왔던 지상궤적에 대한 오차를 해석적으로 계산하여 궤도를 유지 조정하는 방법이 아닌 기준궤도에 대하여 상대좌표계에서 표현된 위성의 실제 접촉궤도를 기준궤도와 직접적으로 비교하여 목표궤적을 유지 조정하는 알고리즘을 연구하였다. 이를 위해 첫째, 고해상도 관측위성의 운용요구사항을 만족하는 계획된 목표궤도인 기준궤도를 설계하였다. 기본적으로 기준궤도는 임무 설계 시 완전한 주기성이 고려된 최대한 실제에 가까운 궤도이기 때문에 지구중력장 모델만을 고려하여 간략하게 설계하였다. 둘째, 실제의 인공위성의 궤도는 계획된 기준궤도를 유지해야 하지만 시간에 따라 섭동력의 영향을 받아 계획된 궤도로부터 벗어나게 된다. 기준궤도로부터 실제궤도가 얼마나 벗어나는지에 대한 정량적 분석을 위해 지구 중력장, 달-태양 중력, 대기저항력, 태양복사압, 조석력 등과 같은 다양한 섭동력의 영향에 대한 분석을 수행하였다. 셋째, 반경방향(radial), 진행방향(along-track), 교차방향(cross-track)의 세 방향의 성분으로 구성된 우주공간오차(Space Error) 개념을 적용하여, 투영된 지상궤적에 상응하는 오차를 계산하는 것 보다 안정적으로 오차를 계산하였다. 또한 운용요구사항에 따라 허용된 범위 내에서 궤도를 유지하기 위해 GVE(Gauss Variation Equation)을 이용한 궤도조정을 수행하였다. 섭동력의 분석 결과로부터 지구대기저항력, 달-태양 중력으로 인해 가장 두드러지는 장반경과 궤도이심률의 변화를 조정하기 위해, 임무에 사용되는 추력기의 연료 효율을 고려하여 동결궤도가 유지될 수 있는 최적의 위도이각에서 In-plane에 대한 궤도조정만을 수행하여 장반경과 이심률을 동시에 조정하였다. 지구대기와 태양활동의 영향으로 시간에 따른 장반경의 변화율에 따라 궤도조정 주기를 가지는 것을 알 수 있었고, 이 변화율 때문에 생기는 우주공간오차의 증가를 보정하여 위성의 지상궤적을 목표범위 안에서 유지할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2009.10a
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• pp.26.3-27
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• 2009

한 기의 영상레이더 위성을 이용하여 동일한 촬영지역에 대해 적절한 기선벡터(Baseline)을 유지하는 두 장(scene)의 영상을 획득하여 그 지역의 정밀 표고차를 추출하는 레이더 간섭계(Interferometry) 임무를 수행하기 위해서는 반복지상궤적을 유지하도록 위성의 궤도를 주기적으로 조정해 주어야 한다. 이 연구에서는 반복지상궤적 유지 정밀도를 극대화시키기 위하여 최적의 기준궤도를 생성하고 이를 유지하기 위한 속도증분 및 궤도 조정 일정을 산출할 수 있는 궤도최적화 S/W 를 개발하였다. 이 연구의 최적 궤도 설계 문제는 다음과 같다. "시작시간 $T_0$에서 초기 접촉궤도 상태벡터 (ECEF 위치 및 속도벡터) $x_0$이고, 지상궤적반복주기 p 이후의 시간 $T_0+p$에서도 초기 접촉궤도 상태벡터와 동일한$x_0$가 되도록 궤도를 유지하려고 할 때, 여명 궤도(dawn-dusk and sun-synchronous orbit)에서 운영되는 위성의 연료소모(또는 속도증분)를 최소화시키는 가상의 궤도조정(maneuver) 횟수, 시기, 크기를 찾아라." 이 연구에서는 궤도최적화 문제를 풀기 위하여 GRACE 중력모델(GGM02C)이 적용된 수치적 방법의 위성궤도예측 알고리즘을 시스템 설계에 적용하였고, 매개변수 최적화 방법 중 구속조건이 있는 비선형 최적화 기법의 하나인 연속 2차 계획법(sequential quadratic programming)을 사용하여 해를 구하였다. 개발된 궤도최적화 S/W의 성능을 분석하기 위하여 고도 550km의 여명궤도를 돌며 지상궤적반복주기가 28일인 영상레이더 위성에 대해 적용하였다. 해석 결과를 통해, 비록 시스템의 비선형이 큼에도 불구하고 최소의 속도증분으로 정밀한 반복지상궤적이 유지됨을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.18 no.1
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• pp.43-52
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• 2015

In this study, to minimize both the costs associated with track maintenance and the energy consumption for train operation, a numerical method that evaluates the optimal vertical stiffness of a fastener for concrete track is presented. A progress model of the track damage is established in order to calculate the concrete track maintenance cost according to the fastener stiffness. Also, the quantitative relationship between the progress of the track damage and the maintenance of the concrete track is derived. The wheel load is more exactly evaluated by using the advanced vehicle-track interaction model, which can precisely consider the behaviors of the track components. An optimal range for the stiffness of the fastener, a range that is applicable to the design of concrete track for domestic high speed lines, is proposed.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.14 no.4
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• pp.86-93
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• 2010

The wear of railway track affects loss of rough ride, noise or vibration of train and traveling safety. Moreover as the track is worn away, this promotes destruction of structural mechanism of rail track which can bring about increasing of rail track maintenance cost drastically. For this reason, it is very important and interested research subject to design railway track structure and to analyse train movement mechanism based on systematic analysis of the reasons causing rail wear possible in real field. In this research, for the efficient maintenance, Life Cycle Performance of rail track and maintenance characteristics are computed considering some track components such as track type, contracting type, sleeper type and roadbed type. Time - Wear probabilistic distribution relationship as well as multiple regression analysis based on time, curvature and wear data are computed to predict the service life remainder of railway track and to be adapted to safety assessment.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.11 no.3
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• pp.334-341
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• 2008

Ballast track needs maintenance works because it is supported by the compressible trackbed and subgrade layers. Maintenance works are essential to secure riding comfort and extend the life cycle of it. The necessities of maintenance works are determined from track irregularities measured by EM120. Track irregularities is the results of the track deformation. Therefore, it is natural to evaluate the cause of it. This paper focuses on the points the track irregularities come from the trackbed and the subgrade. Nondestructive techniques, such as Ground Penetrating Radar (GPR) and Portable Falling Weight Deflectometer (PFWD) are applied to evaluate the trackbed conditions, ballast layer thickness and vertical track stiffness, in the test section 500m long of Gyungbu line. The trackbed investigation results are compared with the track irregularities measured by EM120 and maintenance works. Conclusively, it was found that some maintenance works were unnecessary on the test section.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.13 no.6
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• pp.601-607
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• 2010

The objective of this paper is to propose a fast and easy Binary Artificial Bee Colony (BABC) heuristic algorithm to optimize NP-hard scheduling problem of railway track maintenance considering real conditions. The optimal or best solutions can be found using proposed BABC within very short or user specified computation time. We can greatly maximize the objective value using this proposed method in 30, 60, 100 and 200 work size railway track maintenance scheduling problems for experiment and analysis.

• Journal of Korean Society of Disaster and Security
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• v.5 no.2
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• pp.71-79
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• 2012

Recently, in the total railroad construction field, the concrete slab track is adapted, not ballast track. Because the ballast track have the characteristics doing the ongoing maintenance and difficult to handle increasing maintenance costs, eventually the concrete slab track is selected as an alternative. However, owing to the hydration heat reactions and temperature affected shrinkage cracks related to concrete itself, a variety of studies to solve maintenance problems related to concrete slab track are underway. This study analysed characteristics of TQI values evaluating the track irregularity, searched the relationship between crack progress and TQI, and then evaluated of the correlation between the two values. Through this method, there is a need to complete the problems of the current method, only TQI is the main decision making tool in track maintenance, and also the need for the development of evaluation index considering the crack.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.8 no.3
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• pp.239-244
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• 2022

In this study, the key parameters affecting the deterioration of each track type were derived based on field inspections and laboratory tests. The existing track deterioration model was limited to the ballasted tracks, and the deterioration evaluation of concrete tracks was insufficient. In this study, the laboratory test was performed to evaluate the performance and condition of track components to derive the deterioration factors reflecting the characteristics of various track structures. In addition, through analysis of track maintenance history data, parameters affecting track deterioration and maintenance were derived. The key parameters for presenting a track deterioration model based on the track performance of ballasted and concrete tracks through field inspection, track maintenance history data analysis, and performance test of track components using on-site specimens were identified as track support stiffness, Ballast gravel, track settlement and Resilience pad were presented.