• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제26권1호
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• pp.241-269
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• 2011

우주공간의 물리적 변화는 지구를 둘러싼 우주전자파에 영향을 주어서 방송, 통신, 위치측정 및 자원탐사 등을 위한 인공위성에 장애를 일으킨다. 이러한 우주전파 재난은 언제, 어느 정도의 규모로 일어날지가 불확실하다는 특성을 갖고 있다. 최근 국제연합을 비롯한 논의의 장에서 전문가들은 지속가능한 우주환경보호의 차원에서 그러한 재난에 대해서 주목하기 시작했다. 특히 국제연합의 우주의 평화적 이용위원회(Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, COPUOS)는 모든 국가가 우주기술을 이용할 수 있는 지속가능한 우주환경의 조성에 유해한 영향을 미칠수 있는 재난의 하나로서 우주전파재난에 주목하기 시작하였다. 불확실성을 특징으로 하는 재난에 대해서 각국의 국내법 및 환경관련 국제 규범은 이른바 사전주의 원칙에 기초한 제도를 운용하고 있다. 사전주의 원칙은 현대형 위험관리 이론으로서, 종래의 전통적인 경찰법제에 의해 관리될 수 없는 위험인 과학적으로 불확실하고, 중대하고 회복할 수 없는 손해를 발생시킬 수 있는 위험을 관리하여야 한다는 사전주의(사전배려)의무의 도덕적, 법적 근거로 파악된다. 일련의 보고서와 전문가들의 의견은 1967년 우주조약을 비롯한 각종 우주법 관련 규범에서 그와 같은 불확실한 재난에 대비하기 위해서 원용될 수 있는 우주법차원의 법 원리를 조심스럽게 주장하고 있다. 우주법의 기본 원칙은 우주공간의 자유로운 항행과 전 국가를 위한 이용을 규정하고 있다. 지속가능한 우주환경은 그러한 항행과 이용을 위해 필요한 것이라는 점에서 의의를 갖는다. 따라서 우주환경의 지속가능성을 저해하는 우주전파재난에 대한 법제도는 우주법의 기본 원칙에 기초한다. 아울러 우주전파재난의 불확실성이 고려될 때에, 현 시점에서 강구될수 있는 법제도가 사전주의 원칙이라면, 그 원칙도 우주법의 기본 원칙에 기초한다.

• 천문학회보
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• 제44권1호
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• pp.50.1-50.1
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• 2019

In coronagraph images, it is often observed that two successive CMEs merge into one another and form complex structures. This phenomenon, so called CME cannibalism caused by the differences in ejecting times and propagating velocities, can significantly degrade forecast capability of space weather, especially if it occur near the Earth. Regarding this, we attempt to analyze the cases that two CMEs are expecting to meet around 1 AU based on their arrival times. For this, we select 13 CME-CME pairs detected by ACE, Wind and/or STEREO-A/B. We find that 8 CME-CME pairs show a shock structure, which means they already met and became one structure. Meanwhile 5 pairs clearly show magnetic holes between two respective shock structures. Based on detailed investigation for each pair and statistical analysis for all events, we can get clues for following questions: 1) How does the solar wind structure change when they are merging? 2) Are there any systematic characteristics of merging process according to the CME properties? 3) Is the merging process associated with the occurrence of energetic storm particles? 4) What causes errors in calculating CME arrival times? Our results and discussions can be helpful to understand energetic phenomena not only close to the Sun but also near the Earth.

• 우주기술과 응용
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• 제3권1호
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• pp.1-25
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• 2023

In this paper, I briefly introduce recently terminated, current, and future scientific spacecraft missions for in situ and remote-sensing observations of Earth's and other planetary magnetospheres as of February 2023. The spacecraft introduced here are Geotail, Cluster, Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms / Acceleration, Reconnection, Turbulence, and Electrodynamics of the Moon's Interaction with the Sun (THEMIS / ARTEMIS), Magnetospheric Multiscale (MMS), Exploration of energization and Radiation in Geospace (ERG), Cusp Plasma Imaging Detector (CuPID), and EQUilibriUm Lunar-Earth point 6U Spacecraft (EQUULEUS) for recently terminated or currently operated missions for Earth's magnetosphere; Lunar Environment Heliospheric X-ray Imager (LEXI), Gateway, Solar wind Magneto-sphere Ionosphere Link Explorer (SMILE), HelioSwarm, Solar-Terrestrial Observer for the Response of the Magnetosphere (STORM), Geostationary Transfer Orbit Satellite (GTOSat), GEOspace X-ray imager (GEO-X), Plasma Observatory, Magnetospheric Constellation (MagCon), self-Adaptive Magnetic reconnection Explorer (AME), and COnstellation of Radiation BElt Survey (CORBES) approved for launch or proposed for future missions for Earth's magnetosphere; BepiColombo for Mercury and Juno for Jupiter for current missions for planetary magnetospheres; Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) and Europa Clipper for Jupiter, Uranus Orbiter and Probe (UOP) for Uranus, and Neptune Odyssey for Neptune approved for launch or proposed for future missions for planetary magnetospheres. I discuss the recent trend and future direction of spacecraft missions as well as remaining challenges in magnetospheric research. I hope this paper will be a handy guide to the current status and trend of magnetospheric missions.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.157-166
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• 2008

이 논문에서는 2000년부터 2004년까지 발생한 지자기 폭풍과 Sawtooth 진동 현상의 통계적 관계에 대해 연구하였다. 먼지 이 시기에 발생된 154건의 지자기 폭풍을 Dst 지수를 이용하여 선별하였으며 특히 선별된 지자기 폭풍이 코로나 물질 분출(Coronal Mass Ejection; CME), Corotating Interaction Region(CIR) 등 어떤 유도체에 의해 발생되었는지 구분하였다. 또한 같은 $2000{\sim}2004$년 기간에 대해 정지궤도 고에너지 대전 입자 플럭스 자료를 통해 Sawtooth 진동 현상 사례 48건을 선별하였다. 이 두 종류의 현상에 대한 통계적 상관관계를 분석한 결과, 총 154건의 지자기 폭풍 중에서 47건(약 30%)이 Sawtooth 진동 현상을 동반하는 지자기 폭풍이었다. 또한 총 48건의 Sawtooth 진동 현상 사건 중 단 1건의 경우를 제외하고 모든 Sawtooth 현상이 지자기 폭풍 기간 동안 발견되었다. 그리고 Sawtooth 진동을 동반하는 지자기 폭풍은 그 유도체가 CIR인 경우(약 30%) 보다는 CME인 경우(약 62%)가 더 많았다. 이외에도 Sawtooth 진동 현상은 CME에 의한 지자기 폭풍의 경우에는 주로(약 82%) 주상기간(Main Phase)에 발생하였지만 CIR에 의한 지자기 폭풍의 경우에는 주로(약 78%) 회복기간(Recovery Phase)에 발생하였다. 다음으로 지자기 폭풍을 유발하는데 중요한 요소인 행성간 자기장 IMF (Interplanetary Magnetic Field)의 남쪽 방향 성분 Bz 및 태양풍의 속도가 Sawtooth 진돌 발생기간 중 어떤 평균적인 특징을 갖는지 조사하였다. 대부분의 Sawtooth 진동 현상은 IMF Ba가 -15nT에서 0 사이이고, 태양풍 속도가 $400{\sim}700km/s$인 상태에 해당한다. 또한 IMF Bz의 강도는 Sawtooth 진동 기간 동안에 대전 입자 플럭스 증가의 횟수와 약한 상관관계가 있음을 발견하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.419-430
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• 2005

이 연구에서는 지자기 폭풍의 주상 기간 동안 발생하는 태양풍 동압력 펄스에 대한 통계적 분석을 하였다. 이를 위해 먼저 1997년부터 2001년까지 5년간의 기간으로부터 지자기 폭풍 지수인 Dst 값이 -50nT 이하인 지자기 폭풍을 모두 111개 얻었다. 이러한 지자기 폭풍의 주상기간 동안에 발생한 태양풍 동압력 펄스를 정확히 조사하기 위해 태양풍 자료 뿐만 아니라 지구 저위도 여러 관측소에서 관측된 지자기 수평 성분 H값을 이용하였다. 즉 동압력 펄스가 자기권에 충돌하면 저위도 H 값이 전 지구적인 증가를 보여야 한다는 사실을 이용하였다. 이러한 과정을 통해 얻은 통계적 결과는 다음과 같다. 첫째, 자기 폭풍 중에 발생하는 H의 증가는 평균적으로 그 크기가 자기 폭풍의 강도와 비례하는 경향을 보인다. 이는 강한 자기폭풍일 수록 강한 태양풍 펄스를 동반한다는 것이다. 둘째로 자기폭풍 중에 발생하는 동압력 펄스의 발생 빈도 역시 자기 폭풍의 강도와 비례한다. 셋째, 동압력 펄스 발생 빈도가 0.4회/hr 이상인, 즉 2.5시간에 1회 이상의 동압력 펄스를 동반하는, 지자기 폭풍은 여기서 다루어진 전체 지자기 폭풍 중 약 $30\%$를 차지한다. 2.5시간은 서브스톰의 평균 지속 시간으로 볼 수 있으며, 따라서 자기 폭풍중에 서브스톰이 연속적으로 발생하는 것 만큼 자주 동압력 펄스가 나타나는 자기폭풍이 전체의 $30\%$라는 것이다. 한편 이러한 동압력 펄스의 기원을 이해하기 위해 먼저 지자기 폭풍 유도체에 대해 조사하였다. 그 결과 여기서 다루어진 지자기 폭풍의 약 $65\%$가 CME(Coronal Mass Ejection)에 의해 발생되었고 CIR(Corotating Interaction Regions)과 Type II bursts에 의해 발생한 것이 각각 6.3, $7.2\%$인 것으로 나타났다. 그런데 CME에 의해 발생된 지자기폭풍 중에서 $70\%$ 이상이 그 주상 기간이 CME와 충격파 사이의 공간인 sheath 영역 혹은 CME 앞부분에 해당되는 것으로 나타났다. 따라서 이들 지자기폭풍 주상기간에 빈번히 발생하는 동압력 펄스는 CME와 충격파 사이의 sheath 영역, 그리고 CME 앞부분 영역에서의 빈번한 태양풍 밀도 증가에 기인하는 것으로 보인다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권2호
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• pp.125-134
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• 2007

이 연구에서는 태양 및 지자기 활동에 의해 발생한 우주환경변화가 우리나라 위성인 아리랑위성1호(KOMPSAT-1)의 궤도에 미치는 영향을 분석하였다. 인공위성의 궤도변화는 정상적인 상태에서도 자연적인 섭동에 의해 지속적으로 발생하지만, 거대한 태양폭발에 의한 지구 주변 우주환경이 급격히 변화할 때 고층대기의 밀도변화로 인해 크게 발생한다. 특히 이러한 현상은 아리랑위성 1호와 같이 저궤도 상에서 운영되는 위성에 직접적인 영향을 미친다. 이 때, 태양활동에 의한 지구 주변 우주환경의 변화는 크게 두 가지로 구분할 수 있다. 하나는 태양 플레어 (Flare)가 폭발했을 때 고에너지 복사(Radiation)로 인해 지구 고층대기가 가열되어 팽창하고 이런 결과로 고층대기에 있는 중성입자밀도가 급격히 증가하는 것이다. 다른 하나는 코로나 물질 방출(Coronal Mass Ejections) 등에 의해 발생한 지자기폭풍기간 동안 플라즈마 대류와 입자들의 하강으로 전기장이 강해져 상당량의 줄가열(Joule heating)과 하강입자가열(precipitating particle heating)이 발생하고 이로 인해 중성입자밀도가 증가하는 것이다. 두 가지 원인에 대한 영향을 구분하여 알아보기 위해, 우리는 태양 및 지자기 자료를 면밀히 분석하여 2001년에서 2002년 동안 5개의 기간을 선정하였다. 그 결과 위성의 대기저항가속도는 태양의 극자외선(Extreme Ultra-Violet)의 증가와 함께 약 하루 정도의 시간 지연을 가지고 유사하게 변화하고 있음을 확인하였다(R=0.92). 그리고 지자기폭풍이 발생한 기간동안 대기저항가속도는 지자기폭풍에 의한 Dst 변화와 상당히 유사하게 그리고 거의 동시에 급격히 변화하는 것을 확인하였다. 마지막으로 우리는 위성의 대기저항가속도의 변화는 전반적으로는 오랜 기간 동안 고에너지 복사에 의한 효과로 나타나고 있으나 짧은 기간(하루 미만) 동안 크게 발생하는 대기저항가속도의 변화는 지자기폭풍에 의한 효과로 보고 있다.

• 천문학회지
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• 제36권spc1호
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• pp.101-107
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• 2003

The magnetosphere is often perturbed by impulsive input such as interplanetary shocks and solar wind discontinuities. We study how these initial perturbations are propagating within the magnetosphere over various latitude regions by adopting a three-dimensional numerical dipole model. We examine the wave propagation on a meridional plane in a time-dependent manner and compare the numerical results with multi-satellite and ground observations. The dipole model is used to represent the plasmasphere and magnetosphere with a realistic Alfven speed profile. It is found that the effects of refraction, which result from magnetic field curvature and inhomogeneous Alfven speed, are' found to become important near the plasmapause. Our results show that, when the disturbances are assumed at the subsolar point of the dayside magnetosphere, the travel time becomes smaller to the polar ionosphere compared to the equatorial ionosphere.

• 한국항공운항학회지
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• 제20권3호
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• pp.28-34
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• 2012

The recent transition to Performance Based Navigation in aviation enhances the accuracy of aircraft position, safety and efficiency in air traffic operations by using satellite-based navigation system such as GNSS. However, intentional interferences with GNSS signal as well as ones coming from natural phenomena such as solar storm increase. GNSS have very low power and therefore their signals are more susceptible to interferences than ground-based navigation signals. This paper introduces requirements of alternative positioning, navigation and timing(APNT) system and relevant technologies when the GNSS signals are not valid.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.2562-2568
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• 2015

본 논문에서는 네트워크 RTK (Real Time Kinematic) 환경에서 기준국 간 이온층 지연 변칙현상에 대해 검출하는 기법을 제안한다. 태양흑점 폭발이나 지자기 폭풍 등으로 인해 이온층 지연의 시공간적 변화가 심해지면 네트워크 공간 안에서 이온층 지연의 선형성을 보장할 수 없게 된다. 이 때, 생성된 보정정보를 사용자가 사용하면 잘못된 미지정수를 결정하여 위치 오차가 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 따라서 신뢰성있는 보정정보를 사용자에게 제공하기 위해서 이온층 지연에 변칙현상을 검출하는 기법이 필요하다. 본 논문에서 제안한 기법은 보정정보의 전파성 항으로 이온층 지연 변칙현상을 검출하기 위한 지표를 계산하고, 이를 임계치와 비교해서 이온층 지연 변칙현상 발생을 판단한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제25권2호
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• pp.139-148
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• 2008

태양활동이 감소하는 시기에는 코로나 구멍(Coronal hole)과 관련된 고속 태양풍(High-speed stream)이 빈번하게 발생하는데, 고속 태양풍 기간 동안에는 서브스톰(Substorm)이 대략 $2{\sim}4$시간 간격으로 반복적으로 발생한다. 이 연구에서는 태양활동이 감소하는 시기 중 2003년 후반기 즉, 7월부터 12월 사이의 고속 태양풍 기간 동안에 반복적으로 발생한 222건의 서브스톰을 선정하여 연속한 두 서브스톰 사이의 태양풍 에너지 유입 정도를 정량적으로 산출하였다. 이를 위해 Akasofe ${\varepsilon}$-parameter를 인접한 두 서브스톰 발생시간에 대해 시간 적분하여 한 서브스톰이 발생 후 다음 서브스톰이 발생하기 전까지의 에너지 유입량을 산출하였다. 이와 같은 방법을 고속 태양풍 기간 동안에 반복적으로 발생한 222건의 서브스톰에 대해 적용하여 통계를 산출하였다. 그 결과로서 두 서브스톰 사이의 평균 태양풍 에너지 유입량은 $1.28{\times}10^{14}J$이고, 전체 서브스톰 이벤트 중 약 85%가 $2{\times}10^{13}{\sim}2.3{\times}10^{14}J$ 범위에 있음을 알 수 있었다. 따라서 두 서브스톰 사이의 태양풍 에너지 유입량은 경우에 따라 상당히 다른 값을 가질 수 있는 것으로 보이며, 태양풍 에너지 유입량만으로 서브스톰이 발생하는 시점을 예측하기에는 어려움이 있다고 생각된다. 더불어 이 논문에서는 연속적인 서브스톰의 발생에 영향을 미치는 여러 요소에 대한 논의를 제공한다.