• 한국항공우주학회지
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• 제48권5호
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• pp.391-399
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• 2020

한국천문연구원은 인공위성 레이저 추적, 적응광학, 우주쓰레기 레이저 추적 등 과학 연구 및 국가적 미션을 수행하기 위해 다목적 레이저 추적 시스템 개발을 추진해 오고 있다. 지상에서 고출력 펄스 레이저를 발진하여 우주쓰레기로부터 반사된 신호를 바탕으로 거리를 측정하는 우주쓰레기 레이저 추적 시스템은 광 경로 전환을 위해 회전 디스크 방식을 이용한다. 이러한 방식은 수신 검출기로 반사시킬 수 없는 충돌 영역이 발생하여 우주쓰레기 추적 성능에 영향을 미친다. 본 논문에서는 회전 디스크가 추적 성능에 영향을 미치는 홀 크기, 홀 개수, 회전 속도, 레이저와 홀의 중첩 비율, 레이저 빔 반경을 고려하여 추적 성능 분석 모델을 제시하였다. 제시된 성능 분석 모델을 이용하여 추적 범위 및 충돌 영역을 분석하고 거창 레이저 추적 시스템의 요구 조건을 만족하는 회전 디스크 사양을 제시하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권5호
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• pp.49-56
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• 2019

최근 우주활동의 국제규범 형성에 있어서 가장 주목받은 것은 '우주활동 장기지속가능성(LTS) 가이드라인'이다. 2010년 UN COPUOS(유엔 외기권평화적이용위원회)에서 논의를 시작하여 2019년 6월 마침내 21개 지침이 채택되었다. 채택된 지침은 우주환경의 무기한 보전을 목적으로 우주잔해물을 포함한 궤도상 우주물체의 상황 관측능력을 증진 및 지원하기 위한 국제협력, 우주기상에 관한 유효한 데이터 및 예보 공유, 국제법에 합치한 각국의 우주정책 공표, 국내 제도를 개선해 정부가 우주활동을 적절히 감독하는 것 등을 포함하고 있다. 일부 지침은 우주잔해물 제거가 우주무기 실험과 분리가 곤란한 경우가 많아, 유효한 구별기준을 찾아내지 못하여 각국이 합의에 도달하지 못하였다. 향후 (초)소형위성군과 랑데부및 근접운용 계획 등이 가시화되고 있어 우주환경 보전에 대한 국가간 입장은 더욱 첨예해질 전망이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권2호
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• pp.120-126
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• 2013

현재 자연적 또는 인공적으로 늘어난 지구 주위의 수많은 미세 입자들은 인공위성에 위협이 되고 있으며 인공위성과 우주 먼지간의 충돌 속도는 수 km/s에 이른다. 본 연구에서는 이러한 우주 먼지를 모사하기 위하여 작은 금속판을 레이저를 이용하여 가속하였다. 기존 연구에서는 다중코팅을 이용하여 속도 효율을 향상시켰으나 코팅하는데 시간과 비용이 많이 드는 단점이 있었다. 본 연구에서는 그러한 다중코팅 대신 단순한 검은색 페인트를 이용하여 코팅을 하지 않았을 때보다 1.5~2배 정도의 속도향상을 보였으며 Nd:YAG 레이저를 이용하여 1.4J이하에서 최대 1.42km/s의 속도를 얻었다. 이 속도는 정지궤도에서의 인공위성과 우주먼지 충돌을 모사하는데 적합하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권9호
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• pp.771-780
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• 2021

우주물체 레이저 추적(DLR : space Debris Laser Ranging) 시스템은 인공위성까지의 거리를 측정하는 인공위성 레이저 추적(SLR : Satellite Laser Ranging) 시스템의 확장형이라고 할 수 있다. 레이저를 발사하여 수신하는 광자 왕복하는 시간을 측정하여 궤도 결정하는 시스템이다. 거리 정밀도는 mm급 단위로 측정 가능하고 현존하는 시스템 중 가장 정밀한 시스템이다. 현재 한국천문연구원은 인공위성 레이저 추적 시스템을 세종 및 거창에 구축하였고, 나로호 과학위성, 다목적 실용위성 5호의 정밀궤도를 검증하기 위해 SLR 데이터를 활용하였다. 최근 몇 년간 우주쓰레기의 추락 또는 충돌로 인해 자국의 위성이 위협받고 있고, 이는 안보적인 측면에서 자국 우주자산 보호, 국민의 안전을 보호하기 위해 우주물체 레이저 추적이 지대한 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 인공위성 레이 추적, 우주물체 레이저 추적을 고려한 다목적형 레이저 추적 시스템의 시스템 설계를 위하여 1.5m 급 주경을 적용하였다. 그리고 주요 구성품의 성능(레이저 파장, 레이저 출력) 등을 고려하여 링크버짓 분석을 통해 시스템 예비 성능 분석을 수행하였다.

• 항공우주기술
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• 제12권2호
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• pp.123-130
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• 2013

우주파편의 지속적인 증가로 인해 우주파편으로부터 자국의 위성을 보호하기 위한 시스템이 등장하게 되었다. 이에 한국항공우주연구원에서도 자국의 운영위성의 보호를 위해 우주파편에 의한 충돌위험 종합관리시스템을 개발 중에 있다. 이러한 충돌위험 종합관리시스템은 자국의 위성에 대한 충돌위험을 가지고 접근해오는 우주파편에 대한 궤도정보의 정밀도에 의해 성능의 차이를 보일 수 있다. 따라서 이러한 충돌위험 종합관리시스템은 우주파편에 대한 여러 정밀 관측데이터의 처리기능을 가지고 있어야 한다. 본 논문에서는 우주파편에 대해 가장 널리 사용하고 있는 레이더 관측 데이터를 처리하기 위해 비교적 정밀한 궤도결정 정보를 가지고 있는 아리랑 2호 위성에 대한 가상 레이더 관측데이터를 이용하여 정밀 궤도결정을 수행해 봄으로써 개발 중인 충돌위험 종합관리시스템의 성능을 확인하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권9호
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• pp.830-837
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• 2015

최근 지구를 공전하는 우주잔해물의 개수가 급격하게 증가함에 따라 인공위성과의 충돌 위험성이 높아져 우주잔해물은 우주개발 국가들에게 심각한 문제로 대두되고 있다. 현재 인공위성 충돌 위험성을 감시하고 회피기동 여부를 판단하기 위해서 레이더 및 전자광학 시스템이 사용되고 있다. 그러나 레이저추적 시스템과 같이 보다 정밀한 추적데이터와 연계하여 정밀한 예측 궤도력을 생성할 수 있다면 충돌회피기동 여부의 정확한 판단과 회피기동 계획 수행에 많은 도움을 줄 수 있다. 레이저추적 시스템은 가장 정밀한 거리측정 정보를 제공하기 때문에 기존 예측궤도력 정밀도를 향상시킬 수 있는 대안으로 인식되고 있다. 한국천문연구원은 반사경을 장착한 인공위성 레이저추적, 고출력 레이저를 이용한 우주잔해물 레이저추적 및 적응광학을 이용한 우주물체 영상취득이 가능한 우주물체 레이저추적 시스템을 개발하고 있다. 본 연구에서는 우주물체 레이저추적 시스템에 사용되는 고출력 레이저를 이용한 link budget, 배경잡음에 의한 오경보 및 신호검출 확률 분석을 통해 우주잔해물 레이저추적을 위한 성능분석을 수행하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제1권2호
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• pp.149-159
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• 2021

본 논문은 2021년 5월에 수행된 국제우주쓰레기조정위원회(IADC, Inter-Agency Space Debris Coordination Committee Reentry) 재진입 테스트 캠페인의 분석 대상인 중국 창정 5B호 발사체의 재진입 시점 예측 분석 내용을 포함하고 있다. 우주물체의 재진입 예측은 물체의 크기나 무게, 자세에 대한 정확한 정보의 부재, 대기밀도의 불확실성 등으로 정확한 예측이 어렵다. 때문에 IADC에서는 재진입 캠페인을 매년 수행하여 기관별 분석기법에 대한 검증을 수행하고 있고, 한국항공우주연구원에서도 2015년부터 이에 참여하고 있다. 본 연구에서는 우주물체가 재진입하는 시점을 예측하기 위해 탄도계수 최적화 기법을 제안하였고, 이를 활용하여 분석 대상의 재진입 시점을 예측한 결과, 실제 재진입 시점과 약 73초의 차이를 보여주어 제안한 기법의 정확도를 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권12호
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• pp.829-838
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• 2022

본 연구에서는 다양한 형상의 우주 물체와 우주 구조물 사이의 충돌 각도를 고려한 초고속 충돌(Hypervelocity impact) 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 비선형 구조 동역학 전산 해석 프로그램인 LS-DYNA의 완화 입자 유동법(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)을 사용하여 초고속 충돌 현상을 묘사하였으며, 금속 재료의 비선형 거동을 구현하기 위하여 Mie-Grüneisen의 상태 방정식과 Johnson-Cook의 재료 모델을 사용하였다. 구, 정육면체, 원기둥 및 원뿔 형상의 다양한 형상의 우주 물체를 이용하였으며, 우주 구조물은 알루미늄 평판(200 mm×200 mm×2 mm)으로 모델링되었다. 우주 물체가 우주 구조물 대비 4.119 km/s의 상대 속도로 충돌하는 시뮬레이션을 수행하여 동일 질량을 갖는 다양한 형상의 우주 물체와 우주 구조물 사이의 0°, 30° 및 45°의 충돌 각도를 고려하였을 시 초고속 충돌에 의하여 발생되는 파편운(debris cloud) 형상을 분석하였다. 동일한 운동 에너지를 갖는 우주 물체는 형상의 차이로 인해 모두 다른 파편운이 형성되었다. 더불어 충돌 각도의 증가에 따라 파편운의 크기가 줄어드는 경향을 확인하였다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.1048-1052
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• 2013

Recently, many countries have attempted to protect their satellites from damage caused by space debris. To design these collision avoidance maneuvers, optimal algorithms based on numerical simulations are widely used due to their practicality. However, these algorithms often require a great expenditure of time in order to find solutions. Therefore, in this paper, a simple analytical strategy is suggested to find the initial prediction required to find these numerical solutions for collision avoidance maneuvers by using relative dynamics for the rendezvous and docking problems. For this analytical strategy, the simple dynamics on the CW (Clohessy-Wiltshire) frame is adopted as an attempt to introduce an analytical solution.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제12권
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• pp.395-408
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• 2000