• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.89-100
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• 2013

통신, 해양, 기상의 세 분야 복합 임무를 수행하는 천리안위성(Communication Ocean Meteorological Satellite: COMS)이 2010년 6월 27일 지구정지궤도로 발사된 이후 궤도상시험을 마치고 현재 정상운영 임무를 수행하고 있다. 천리안위성은 정지궤도의 동경 $128.2^{\circ}$에 위치한다. 세 임무를 수행하기 위해 천리안위성에는 3가지 탑재체인 기상탑재체(Meteorological Imager: MI), 해양탑재체(Geostationary Ocean Color Imager: GOCI), 통신탑재체(Ka-band Antenna)가 실려 있다. 각 탑재체는 각각의 임무를 전담하여 수행한다. 기상탑재체(MI)와 해양탑재체(GOCI)는 각각 기상 관측과 해양 모니터링을 위한 지구 관측 임무를 수행한다. 궤도상시험 기간 동안 천리안위성과 지상국의 기능과 성능이 지구 관측 임무 운영을 통해 점검되었다. 지구 관측 임무는 지구의 여러 영역에 대한 기상 현상 관측과 한반도 주변의 해양 환경 모니터링으로 구성된다. 천리안위성 궤도상시험에 대한 기상 및 해양 임무 운영 특성을 기술하고 천리안위성 임무 계획에 대해 논하였다. 궤도상시험 임무 운영 결과로서 시험 기간 동안의 임무 계획 결과와 위성 영상 수신 상황에 대한 통계 분석 및 종합 결과를 제시하여 궤도상시험에서 검증된 천리안위성의 임무 운영 능력과 달성된 위성 영상 수신 역량을 연구하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제12권1호
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• pp.112-122
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• 1995

1995년 7월에 발사될 무궁화호 통신위성이 원지점 모터 분사의 오차로 인해 예정된 지구정지궤도진입에 실패했을 경우를 가정하였다. 원지점 모터 분사시에 연료 저장 상태의 불균형, 추력축의 회전 등으로 인하여 원지점 모터 분사가 잘못되어, 통신위생이 정지 궤도 요소 충 궤도 경사각이 $0^{\circ}$가 아닌 지구 통주기 궤도를 도는 상황을 모의실험하였다. 이 때, 궤도 의 진화과정을 섭통론을 통해 분석하였고 이심율과 경사각의 변화를 조사하였다. 궤도 경사각이 $0^{\circ}$가 아닌 지구동주기 궤도를 도는 통신위성이 8자 궤적을 그리게 되면 빔 지향점도 위성의 이동에 따라 움직이는데 이 문제를 해결하기 위해 위성의 roll각을 조정하여 빔 지향점을 고정시킬 수 있는 알고리즘을 무궁화호에 적용시켰다. 그리고 승교정과 강교점을 통과할 때 일어나는 펀파면의 회전 현상도 통신 효율에 큰 영향을 주는데, 편파변의 회전 현상을 줄일 수 있는 yaw각 조정방법올 역시 무궁화호에 적용했다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.231.1-231.1
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• 2012

한국해양과학기술원 해양위성센터에서 주관운영을 수행하고 있는 천리안 위성의 해양탑재체인 천리안 해양관측위성(이하 GOCI)은 정지궤도위성용 해색센서로서, 태양을 광원으로 지구상의 해수 표면 부근에서 반사되어 대기를 통과한 가시광 및 근적외 대역을 8개 밴드로 분광하여 관측하는 센서이다. 해색센서의 경우, 일반적으로 센서에 입사되는 광신호의 약 90%가 대기에 의한 신호이며, 약 10%에 해당되는 신호만 원래 관측목적인 해수에 의한 신호이기 때문에, 5% 이내의 높은 복사보정 정확도가 요구된다. 이러한 높은 복사보정 정확도를 만족시키기 위해서는, 지상에서의 현장관측을 통한 위성자료 검보정 뿐만 아니라, 발사 후 위성 궤도상에서 센서의 복사보정을 수행하는 궤도상 복사보정이 체계적으로 수행되어야 한다. GOCI는 태양을 기준광원으로 하는 태양광 복사보정을 채택하여, 센서의 셔터부에 태양광 복사보정을 위한 2개의 태양광확산기(Solar Diffuser)를 장비하고 있다. 본 발표에서는 궤도상 시험 후 약 16개월에 걸친 궤도상 복사보정 운영결과와 관련하여, 발사 후 일별, 월별, 계절별 등 각 기간별 센서의 이득변화를 관찰하였으며, 그 결과 1년을 기준으로 약 3% 범위로 주기적인 이득 변화가 있음을 확인하였다. 지상시험결과와의 비교에 의해, 태양광확산기에 대한 태양입사각이 이러한 주기적인 이득 변화의 주 원인임을 궤도상 복사보정 운영결과를 통해 밝히고자 한다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제7권2호
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• pp.121-130
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• 2009

2010년 초 발사예정인 통신해양기상위성은 우주인증된 E3000 우주버스 기술을 근간으로 한 정지궤도 통신관측위성이다. 본 논문에서는 통신해양기상위성의 자세제어계에서 사용된 태양센서들의 운용기술을 분석함으로써 전이궤도 및 지구정지궤도 태양센서 운용기술을 분석한다. 최신 E3000 기술을 접목시킨 통신해양기상위성의 자세제어계는 전이궤도 및 임무궤도에서 기준 자세로부터 벗어난 자세오차 정보를 획득하기 위해서 또는 이상 작동 발생으로 인한 고장진단복구 과정에서 수행되는 태양획득 단계를 수행하기 위해서 저정밀 태양센서 BASS 3기와 고정밀 태양센서 LIASS 3기를 사용하는 형상을 채택하고 있다. 본 논문에서는 각각의 태양센서들에 대한 수학적 모델과 비행소프트웨어에 구현된 태양센서 운용소프트웨어에 대해서 기술한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권4호
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• pp.521-528
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• 2009

우주 환경이 인공위성의 오동작에 영향을 미친다는 사설은 이미 잘 알려진 것이지만, 구체적으로 인공위성의 오동작이 발생하였을 경우, 이것을 우주 환경에 의한 영향이라고 주장하기는 쉽지 않다. 이는 위성의 오동작 증상이 다양할 뿐만 아니라, 오동작 증상을 재현하는 것이 거의 불가능하기 때문이다. 이 연구에서는 이러한 위성의 오동작을 통계적으로 분석하여 어떠한 경우에 위성의 오동작이 발생할 확률이 높아지는지 찾고자 하였다. 특히 많은 비용이 소요되며 활용도가 높은 지구 정지 궤도 위성의 오동작 경향을 분석함으로써 위성 운용자에게 유용한 정보를 제공하고자 하였다. Satellite News Digest사에서 제공하는 1997년부터 2008년까지의 위성 오동작 자료를 분석하였는데, 분석 결과 지구 정지 궤도 인공위성은 Kp 지수와는 큰 상관관계를 가지지 않았으며, 봄과 가을에 그리고 자정부터 새벽 시간대에 오동작이 발생할 확률이 높음을 알 수 있었다. 또한 지구 정지 궤도에서의 고에너지 전자의 밀도가 높아질수록 위성의 오동작이 많이 발생했는데, 이러한 경향은 태양 활동 극대기일 때 보다는 극소기 일 때 더 잘 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.39-47
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• 2005

본 논문에서는 정지궤도 위성의 상대 운동과 최적화 기법과의 결합을 통해 새로운 형태의 위치유지 기법을 제안하였다. 상대 궤도 운동을 나타내기 위해 궤도 압축방법을 이용하여 비선형 미분 방정식 형태가 아닌 닫힌 해 형태의 모델을 사용하였으며, 매우 정확한 궤도 전파가 가능함을 확인하였다. 기존의 위치유지 기법은 궤도 요소를 이용하여 목표 궤도를 획득함으로써 궤도 형상을 유지하지만, 본 논문에서는 정밀한 위치유지를 위해 위성의 상대 위치를 직접 제어하였다. 최적화 목적 함수의 설정을 통해 다양한 형태의 기동 전략을 수립하였고, 구속 함수를 이용하여 상황에 따른 위치유지 범위를 설정하였다. 이 방법은 최적화 함수의 변경을 통해 다양한 위치유지 기법을 쉽게 적용할 수 있고, 그에 따른 궤도 운동을 분석할 수 있다. 비선형 시뮬레이션을 통해 위성의 위치가 허용범위 내에 적절하게 유지되고 있음을 확인하였다.

• 위성통신과 우주산업
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• 제4권1호
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• pp.81-85
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• 1996

통신기술과 뉴미디어의 발굴로 개인 생활이 편리해지고 지구 전체가 동일 정보영역으로 묶여 하나의 생활권을 형성하는 지구촌 시대가 열리고 있다. 국내에서도 제 1세대 무궁화위성 1.2호의 발사를 계기로 위성시대가 개막되었으며, 인공위성 개발 열기가 한층 고조되고 있다. 그러나 현재 세계적으로 사용하고 있는 위성궤도는 대부분 정지궤도이며, 정지궤도는 한정된 궤도 영역과 위성의 수요증가 때문에 이미 포화상태에 이르러 향후 개발의 한계에 이르게 되었다. 그리고 90년대 초반부터 미국을 중심으로 세계적 규모의 저궤도 위성통신이 제안되기 시작하여 현재 다수의 시스템이 개발되고 있다. 저궤도 위성산업은 이동통신의 세계화와 대중화 추세에 따라 특히 경량 통신위성 시스템을 중심으로 구 수요가 급증할 것으로 예상되고 있으며 이를 통해 통신서비스를 제공하는 국제적 저궤도 위성사업도 활발히 추진되고 있어 앞으로 상업성이 매우 높은 중점 육성대상분야로 평가되고 있다. 현대전자에서 저궤도 위성사업 글로벌스타에 사용될 인공위성을 2005년까지 26기를 제작하여 쏘아 올리겠다고 선언하면서부터 국내의 우주개발 경쟁은 한층 가열되고 있다. 현대전자 산업전자연구소장이자 위성사업단장이신 이명기 전무님으로부터 야심찬 위성사업의 마스터 플랜과 추진현황, 전망 등에 대하여 들어보았다. 사업의 전망을 힘주어 역설하시는 모습이 위성사업에 대한 열정과 도적적 각오를 엿볼 수 있었으며 성공사업으로의 확신을 읽게 하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.211.2-211.2
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• 2012

천리안위성은 통신, 해양, 기상 임무를 띤 우리나라 최초의 정지궤도복합위성으로 지난 2010년 6월 27일 성공적으로 발사된 후 동경 128.2도, 적도 상공 약 35,800 km 고도의 정지궤도에 안착되었다. 이 후 약 6개월 여의 궤도상시험 기간과 2개월의 안정화 기간을 거쳐 2011년 4월 1일, 기상청은 위성자료 서비스를 위한 정규운영을 시작하였다. 천리안위성의 기상탑재체인 기상영상기는 다중채널 복사계로 한반도 주변뿐만 아니라 전 지구적 기후 변화 및 대기 운동 그리고 급변하는 기상상황을 감시하기 위해 실시간 관측과 전송 시스템을 갖추고 있다. 이 기상영상기를 운용하는 기상청 국가기상위성센터 지상국에서는 자료수신 및 영상전처리시스템을 갖추고 수신된 위성신호로부터 영상 분리 후 복사보정 및 기하보정을 수행하며, 위성자료배포시스템을 통해 일정 시간 간격 내에 사용자들에게 처리 자료를 배포하고 있다. 영상 복사보정은 기상영상기 내의 각 채널별 디텍터가 감지한 지구복사휘도의 전기적 신호를 지상에서 복사휘도와 휘도온도 값으로 변환하는 작업이다. 절대검정체로서 흑체와 우주보기 값을 이용하는 적외채널과 달리, 가시채널 디텍터는 절대검정체가 탑재되어있지 않기 때문에 우주보기 값 외에 대리검정 방법을 이용한다. 이러한 가시채널 노화도 분석에 달 관측을 통한 비교 분석이 한 방법으로 제시되고 있다. 천리안위성 기상영상기의 정규운영 1년간의 가시채널 디텍터의 노화도는 6 % 이내로 측정되었고, 이는 일반적인 정지궤도위성 센서의 노화도인 6 % 내외 값 변화량에 견주어 잘 운용되고 있음을 시사한다. 본 논문에는 천리안위성 기상영상자료의 품질 및 매개변수의 변화 경향도 함께 제시하였으며, 달을 이용한 기상영상기 노화 분석과 보정에 관한 내용을 싣고 있다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.128-135
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• 2015

현재까지 국내에서 궤도 상의 자국 우주 물체를 지상에서 추적할 수 있는 시스템은 한국천문연구원에서 개발 중인 우주물체 전자광학 감시체계가 유일하다. 이 시스템은 자국 저궤도 위성의 궤도력 산출과 현재 대한민국에 할당된 정지궤도 영역을 감시하는 기능을 보유하고 있다. 그러나 관측 대상이 확대되고 운영 조건의 변화에 따라, 국내 정지궤도 영역 상시감시가 가능한 저예산 보조관측 시스템은 전체 우주 감시시스템의 매우 효율적인 운영을 지원할 수 있다. 따라서 저예산 시스템의 관측정밀도 저하에 따른 궤도력 산출의 위험도 증가를 억제할 수 있는, 지구 정지궤도 영역 상시 감시용 전용 광학관측 시스템의 요구사항을 분석했다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제14권1호
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• pp.142-149
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• 1997

잘 알려진 최적제어 이론의 선형제차조절법을 정지궤도 위성의 위치보존 궤도조정 문제에 적용하였다. 정지궤도 위성의 운동에 가장 큰 영향을 미치는 섭동향을 선택하여 동서방향과 남북방향 궤도조정의 경우 각각 14일간 지구비대칭 중력장의 영향, 28일간 태양과 달의 영향을 예측한 결과로 궤도조정할 경계조건을 적절하게 설정하였다. 비선형방정식을 선형화하여 리카티 방정식(Riccati Equation)을 두 번 적분함으로써 최적궤도와 이에 상응하는 추진 가속도를 알아내었다. 선형제차조절법으로 구한 속도변화량과 기하학적으로 계산한 ${\Delta}V$(속도변화량)을 비교해 봄으로써 제어이론을 통한 궤도조정 방법이 실제상황에 거의 근사한 해를 제공할 수 있는가와 제어이론을 위치보존 궤도조정 문제에 적용한 방법이 경제적인 측면에서의 연료최적화와 이에 따른 정지궤도 위성의 수명연장에 기여할 수 있는가에 대한 해석을 시도하였다.