본 논문은 우주용 X-대역 능동 위상 배열 레이더를 위한 T/R 모듈에 대하여 기술한다. T/R 모듈은 위상 배열 안테나의 전자적 빔 조향을 가능하게 하는 송수신 RF 반도체 소자가 집적된 모듈이며 SAR 탑재체의 핵심 부품이다. 기존의 T/R 모듈은 수평 편파 또는 수직 편파 신호를 스위치에 의해 선택적으로 수신할 수 있었다. 그러나 현재 기술적 흐름은 수평 편파와 수직 편파 신호를 동시에 수신하는 것이다. 따라서 이중 편파 동시 수신 T/R 모듈에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 차세대 SAR 탑재체를 위한 선행 연구로서 능동 위상 배열 레이더 T/R 모듈의 기술 개발 동향과 이중 수신 T/R 모듈의 예비 설계 결과를 정리하였다.

이 논문에서는 식기간 동안 미광(stray light)에 의해 천리안 기상 영상이 받게 되는 영향에 대해 분석하였으며 미광의 영향을 제거하기 위한 방법 또한 모색하였다. 기상영상의 경우 식기간 동안 미광의 영향을 받아 영상의 왜곡 (줄무늬 등)문제가 발생한다. 미광의 영향에 대한 정량적 분석이 천리안위성의 궤도상 시험기간 동안에 이루어졌으며, 천리안위성 기상탑재체의 총 4개 적외 채널에 대해 태양과의 거리에 따른 미광의 영향이 분석되었다. 본 연구에서는 계산된 천리안위성의 식기간 자료를 바탕으로 미광의 영향이 매우 강한 사례를 선정하여 적외채널 영상의 미광에 의한 오염 정도를 조사하였다. 또한 영상에 나타난 미광의 영향을 두 개의 열적외 채널을 이용하여 단파적외 채널을 대체하는 방법이 유효함을 확인 하였다.

정지궤도복합위성은 천리안위성에 비하여 고품질의 영상품질을 요구하며 지구센서 대신 별센서의 사용으로 인하여 고정밀의 탑재용 궤도정보생성이 요구된다. 이는 고정밀의 궤도 결정이 바탕이 되어야 한다. 천리안위성의 경우는 항공우주연구원에 설치된 추적 안테나를 이용하여 레인징을 수행하고 이를 바탕으로 궤도결정을 수행하였다. 정지궤도복합위성의 정밀한 궤도결정을 위하여 항공우주연구원에서는 축섬에 새로운 추적장비를 준비중에 있다. 본 논문에서는 대전과 축섬에 위치한 정지궤도복합위성을 가정하여 궤도결정을 수행했을 경우 궤도결정 및 예측 오차와 테이블 방식의 탑재용궤도정보 생성기의 궤도정밀도를 분석하였다. 본 논문에서는 공분산해석과 수치적인 방법을 통하여 궤도정밀도를 해석하였다. 두 해석결과를 종합하여 최종적인 궤도오차를 산출하였다.

본 연구는 위성 열제어 주요 구성품중 하나인 SSM(이차면경) 표면에서 나타난 수상돌기(Dendrite) 현상에 대한 고장탐구 수행 내역과 그 결과를 정리한 것이다. 본 고장탐구 시편 시험을 통하여 SSM 표면의 은도금 층은 황 또는 염소 화합물이 함유된 환경에 장기간 직접 노출시키는 경우, 은도금 층이 황화 변색되는 현상이 나타날 수 있음을 확인하였으며 SSM 수상돌기(Dendrite) 현상을 방지하기 위해서는 가황 처리된 고무 패드와 직접 접촉하지 않도록 격리 보관할 필요가 있음을 알 수 있었다.

지구 저궤도 위성은 발사체에서 분리된 이후 탑재 소프트웨어에 의해 자동으로 초기 동작을 수행한다. 이후 본체 초기 점검 기간 동안의 지상국 접속을 통해 정상 운용 모드로의 전환을 준비한다. 먼저 태양 전지판 전개 여부를 포함한 위성의 건강 상태를 확인한 이후 각 장치의 기능을 점검한다. 정상 운용 모드에 사용되는 모든 장치의 활성화가 완료된 이후 영상 촬영을 위한 기동 성능을 점검하며, 궤도 조정을 위한 기능을 점검한다. 초기 기능 점검은 한정된 지상국 교신 시간동안 수행되므로 사전에 모든 절차가 상세히 설계되어야 한다. 초기 점검 절차는 지상국 접속 시간에 따라 구분되어 수행된다. 또한 발생 가능한 모든 상황을 대비한 절차도 준비되어야 한다. 정상적인 점검 절차 수행 중에 발생할 수 있는 다양한 상황 및 예상치 못한 긴급 상황에 대한 조치 절차도 준비되어야 한다. 이러한 긴급 절차도 지상국 교신 시간을 고려해 설계된다. 저궤도 위성은 성공적으로 발사되었으며, 본체 초기 점검도 성공적으로 완료되었다. 이 논문에서는 저궤도 위성의 본체 초기 점검 설계 및 수행 결과에 대해 설명한다.

인공위성에 사용되는 자이로 센서는 출력 형태에 따라 누적형, 증분형, 각속도 제공형 등으로 나눌 수 있다. 이들 중 누적각을 제공하는 자이로는 보통 이진 카운터를 사용하며 누적각이 카운터의 최대값을 넘어서는 경우는 롤오버(Roll-over) 하도록 설계되어 있다. 이로 인해 각속도를 계산하는 과정에 제한 사항이 발생하며 계산할 수 있는 각속도는 센서 자체가 측정할 수 있는 영역보다 작은 영역으로 제한된다. 본 연구에서는 누적각을 제공하는 자이로 센서의 일반적인 각속도 계산 방법을 소개하고 일반적인 방법이 가지는 최대측 정영역의 한계를 넘어서는 각속도를 계산할 수 있는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 입력 각속도의 변화에 제한이 있는 경우에만 적용이 가능하며 입력 각속도의 변화와 확장 가능한 영역의 범위를 정량적으로 유도하였다. 마지막으로 모의실험을 통하여 제안된 방법의 타당성을 검증하였다.

저궤도위성은 궤도에 진입한 이후에는 탑재 소프트웨어에 의해 임무를 수행하게 된다. 탑재 소프트웨어에 의한 위성의 임무 수행은 많은 부분이 내부 논리에 의해 자동으로 수행되고 있다. 그러나 발사 후 초기 운용이나 정상 운용의 임무 명령 생성, 궤도 조정, 건강 상태 확인 및 조치 등의 경우는 위성 운용 인원 및 위성 개발자의 판단 및 제어가 필요하다. 이를 위해 위성의 텔레메트리를 수신 및 원격 명령을 위성에 전송하여 탑재 소프트웨어를 상황에 맞게 제어할 수 있도록 위성과 지상국 간의 무선 통신 접속이 필요하다. 위성과 지상국 간의 접속 검증 시험을 종단 시험(End-to-End test)이라고 하며, 이 논문에서는 저궤도위성 개발의 전체 기간 중 수행한 2 차례의 종단 시험에 대하여 시험 형상 및 시험 설계에 대해 서술하고 이에 따른 시험 결과에 대해 정리하였다.

보조동력장치 개발에서 성공적인 연소기 개발이 이루어졌다고 하더라도 엔진에 조립되어 실제 환경에서 운용될 경우, 예상하지 못한 문제나 현상들이 발생하는 사례가 많이 있다. 하지만, 엔진 또는 체계단위의 개발단계에서는 연소기의 유동장이나 하드웨어의 구조적 변경은 불가능하거나 아주 작은 범위 내에서 가능하다. 따라서 체계 운용 중 발생한 문제에 대하여 시험과 유동해석을 통해 원인 규명 및 해결 방안을 제시하고, 이를 반복시험을 통해 확인, 검증하여야 한다. 본 논문에서는 엔진 및 체계 시험과정 동안 발생한 환형 역류형 연소기 관련 문제들을 유동해석과 엔진시험을 통해 해결, 검증한 과정에 대하여 기술하였다.

프로펠러와 고양력장치를 장착한 터보프롭 항공기에 대한 실속 특성 분석을 위해 수치 해석을 수행하였다. 항공기의 실속 특성은 프로펠러와 고양력 장치의 장착 조합에 따른 형상별 전산해석 결과를 통해 정성적으로 분석하였다. 실속 특성 해석은 Spalart-Allmaras 난류 모델을 기반으로 한 3차원 Navier-Stokes 방정식 해법을 이용하였으며 프로펠러의 회전은 슬라이딩 격자기법을 이용하여 모사하였다. 분석 결과 순항 형상의 경우 동체/날개 페어링에서 주요 유동박리가 발생하며 프로펠러 후류로 인해 점차 감소함을 알 수 있었다. 고양력장치를 장착한 경우 나셀 바깥쪽에서 주요 유동박리 현상이 발생하였고 프로펠러가 회전하는 경우에도 상대속도 감소와 유효 받음각 증가로 나셀 바깥쪽 날개 부분은 조기에 실속에 잠김을 알 수 있었다. 프로펠러는 날개의 inboard에서 하강하는 회전 방향이 프로펠러 후류로 인한 실속 지연 측면에서 유리함을 알 수 있었다.

저궤도 위성은 지상과 교신할 수 있는 시간이 매우 제한되어 있으므로 위성에서 생성되는 모든 원격측정 데이터는 대용량 메모리에 저장되었다가 지상교신 시 실시간 데이터와 함께 지상으로 전송된다. 대용량 메모리는 최초 시스템 초기화 과정에서 초기화가 시작되어 각 블록의 상태정보가 생성되고 원격측정데이터를 저장할 수 있는 준비를 한다. 운영 중에 계속적으로 대용량 메모리에 원격측정데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 지상으로 전송한다. 그리고 우주환경에서 발생할 수 있는 메모리 오류를 제거하기 위하여 주기적으로 메모리 스크러빙을 수행한다. 본 논문은 저궤도위성 원격측정 데이터 처리를 위한 대용량 메모리 운용방식에 대한 것으로 대용량 메모리 구조, 메모리 초기화 및 메모리 스크러빙 방식, 대용량 메모리를 통한 원격측정데이터 저장 및 전송 방식, 주/부 대용량 메모리 운용 방식에 대해서 기술한다.

빠르게 기동하면서도 고해상도 영상을 획득하기 위해서는 정확한 자세지향 및 높은 지향안정도가 요구된다. 자세제어계는 이러한 요구조건을 만족시키기 위해서 고성능 별추적기와 자이로를 장착하고 있다. 하지만, 위성에 장착된 자세센서인 별추적기와 자이로는 발사환경과 발사체에서 분리된 후 놓여지는 우주환경의 영향으로 지상에서 예측한 위성 동체기준좌표계에서 벗어난 오정렬 값을 가지게 되며, 자세제어계에서는 자세지향 오차 및 기동 성능 향상을 위해서 해당 오정렬 값을 추정하여 보상해주는 궤도상 보정을 수행해야 한다. 본 논문에서는 고기동 저궤도위성의 초기운용기간 중 위성본체 성능확인 단계에서 자세제어계에서 수행한 궤도상 보정에 대해서 기술하고 실제 얻어진 자세지향 및 지향안정도 성능 향상 결과를 제시한다.

본 기술논문에서는 고기동 고정밀 위성의 별 추적기 초기 점검 원격측정 데이터가 분석되었다. 최근에 발사된 위성은 고기동 고정밀 위성이므로 고도의 요구조건을 만족하기 위해 광학계, 전자부, 배플이 분리된 형태로 광학계 부분의 온도를 20 degC 근처로 유지하면서 저주파 오차 성능을 향상 시킨 프랑스 SODERN사의 SED36을 사용하였다. 본 논문에서는 위성으로부터 내려 받은 원격측정 데이터의 처리를 통해 초기 점검 상태, 요구 조건 만족 여부, 이상 현상 및 주요 임무 기동에서의 별 추적기 잡음각 성능 분석 결과를 제시하였다.

최근 여러 개의 지상국에서 수신한 PCM 데이터를 병합하여 잡음에 의한 프레임 오류를 제거하는 방법에 관한 관심이 증가하고 있다. 단순 병합 방식은 이미 나로우주센터의 데이터처리 시스템에 적용되어, 나로호의 1, 2차 비행시험 데이터 분석에 사용된 바 있다. 본 논문은 단순 데이터 병합방식에 데이터 치환, 비트단위 투표 등의 오류교정 알고리즘 및 시간지연데이터를 이용한 교정알고리즘을 적용하여 오류율을 더 낮추는 데 초점을 맞추고 있다. 네 개 지상국에서 수신된 나로호 비행시험 데이터에 제안된 알고리즘을 적용한 결과 단순 병합방식보다 1.32%의 오류율이 개선된 것으로 나타났다. 제시된 알고리즘은 향후 다양한 텔레메트리 병합데이터 생성에 유용하게 사용될 수 있으리라 판단된다.

발사체의 신뢰성과 추진제 또는 가스의 누설은 매우 밀접한 상관관계를 갖는다. 본 논문에서는 누설에 대한 정성적인 분석을 위한 누설량의 정의와 각 단위계의 변환 관계를 소개하였다. 또한 누설량에 영향을 미치는 인자를 분석하였다. 발사체 기밀시험에 사용하는 가스의 품질 요구조건과 발사체 또는 부품의 기밀을 확인하기 위한 여러 가지 시험 방법을 소개하였다. 아울러 발사체의 추진시스템에 대한 기밀시험에서 사용된 방법과 절차를 간략히 기술하였다.

우주발사체의 액체추진공급시스템에서 사용되는 연료 벤트/릴리프밸브는 안전밸브의 조합체로 지상에서 연료를 주입할 때와 비행 중에 추진제 탱크의 과압을 해소하는 역할을 한다. 벤트/릴리프밸브는 구동가스 공급에 의해 벤트밸브를 작동시키는 벤트모드와 설정된 압력을 유지하기 위해 자동으로 밸브를 개폐하는 릴리프모드로 작동한다. 본 논문에서는 해외발사체에 사용된(Saturn) 벤트/릴리프밸브 샘플을 이용하여 한국형발사체의 규격에 적용한 밸브 설계를 검토하였다. 또한 설계 검증 및 기본적인 작동 특성을 분석하기 위해 AMESim 상용코드를 이용하여 해석 모델을 구성하였다. 밸브 모델을 이용해서 동특성 해석을 수행하여 설계 변수에 대해 밸브 개폐 작동시간, 작동성능, 개폐압력을 예상하였다. 이를 통해 연료 벤트/릴리프밸브 설계변수에 따른 작동성을 파악하여 시제품 제작 전 의 상세설계 및 설계 경계조건을 제시하였다.

고공 환경 하에서 작동하는 우주발사체 상단 추진기관의 경우 지상에서 실제 작동 환경에 가까운 조건에서 연소시험을 수행하여 그 성능을 검증하게 된다. KSLV-I 상단 추진기관의 경우 원통형 디퓨저를 이용하여 고공환경 모사시험을 수행하였으며, 디퓨저의 설계 검증 및 시동특성을 확인하기 위해 축소형 디퓨저에 대한 비반응 유동시험 및 연소시험을 수행하였다. 본 논문에서는 축소형과 실물형 디퓨저에 대한 시험 결과를 제시하고 시동특성에 대해 분석하였다.

액체 로켓 엔진 점화 라인에 부착되는 연소기 점화기 중에 양단에 파열판이 부착되는 방식이 있다. 본 연구에서는 전단에 솔레노이드밸브가 있는 이러한 연소기 점화기에 대한 유량계수 시험을 수행하였다. 방사형 및 원주형 스코어를 가지는 인장형 파열판, 점화기에 대한 상온 수류 시험을 통하여, 유량계수에 대한 스코어, 유량, 파열판 두께, 전단 공기층 및 솔레노이드밸브의 영향을 살펴보았다.

천리안위성의 안정적인 장기 일반운영과 예기치 못한 비상상황을 대비하기 위한 관제원 운영능력 유지를 위해 개발된 관제모의훈련시스템의 구조와 특징에 대해 설명한다. 본 논문에서 특히 교관 편의 기능을 강조한 GUI 환경의 고장주입 기능과 훈련 시나리오를 자동으로 동작시키는 스케줄러, 기존 시뮬레이터의 고장발생 기능개선 부분을 중점적으로 기술하여 훈련시스템의 차별적인 장점과 기대효과를 조명한다. 아울러 고장 복구 훈련 예제를 통하여 훈련시스템 동작과정의 이해를 돕는다.

자율 주행을 위해 주행 지도, 위치 추적 및 목적지까지의 최단 경로 설정 연구가 필요하다. 특히 실내에서는 GPS 신호를 수신 받을 수 없기 때문에 이미지 프로세싱과 같은 방법을 통해 현재 위치를 인식하고 3차원 지도를 생성해야 한다. 본 논문에서는 Depth 카메라인 키넥트를 이용하여 3차원 지도를 생성하고, 일반 카메라로 촬영한 2차원 이미지를 이용하여 3차원 지도에서 현재 위치를 파악하는 방법에 대해 설명한다. 그리고 지도에서 장애물을 확인하고 단순화하는 방법에 대해서도 설명한다.

본 논문에서는 우주파편 충돌위험 종합관리시스템에 적용할 연속추정필터의 성능에 대해 아리랑 2호의 실제 비행데이터를 이용하여 분석한다. 궤도결정 시스템의 성능을 분석하기 위해서 아리랑 2호의 지상국에서 사용하고 있는 일괄처리 방식의 배치필터(Batch Filter)와 비교하고, 궤도결정 정밀도 평가를 위해 중첩법(Overlap Method)을 적용한다. 본 연구결과 연속추정 필터가 기존의 아리랑 2호의 지상국 비행역학 시스템에서 사용하고 있는 배치필터와 유사한 성능을 보임을 확인하고, 필터의 방식에 따른 특성 차이가 있음을 확인한다. 또한, 30시간 GPS 항행해에 대한 6시간 중첩법을 적용하여 1m($1{\sigma}$) RMS (Root Mean Square) 수준의 궤도결정 정밀도를 얻을 수 있음을 보인다..

구형비행체는 기존의 항공기와 달리 비행체가 원형 프레임으로 보호되는 구조로 되어있다. 항우연에서 개발중인 본 비행체(Flying Ball)는 수직이착륙 및 정지비행이 가능한 배터리로 구동되는 프로펠러를 장착하고 있으며 실내외에서 운용이 가능하도록 개발이 진행중이다. 최종적으로는 자율비행이 가능토록 하여 정찰용이나 감시용으로 활용할 수 있도록 할 예정이다.

본 논문에서는 SAR 영상 내부에서 나타나는 능동 트랜스폰더의 응답으로부터 얻은 위치정보와 GPS 장비를 이용하여 획득한 위치정보를 비교한 후, 능동 트랜스폰더의 지상기준점(GCP) 활용 가능성에 대한 연구를 수행하였다. 신호대 클러터 비(SCR)를 향상시키기 위하여 X밴드 대역의 중심주파수를 가지는 능동 트랜스폰더는 넓고 평평한 지역에 설치되었으며, 능동 트랜스폰더의 응답을 얻기 위하여 Cosmo-SkyMed 영상이 사용되었다. 이후 위치정확도 측정을 위하여 SAR 영상 내부와 GPS 장비로부터 측정된 능동 트랜스폰더의 위치정보를 비교하였으며, ENVI-SARscape 소프트웨어가 SAR 영상 내부에서의 능동 트랜스폰더 위치정보를 얻기 위하여 사용되었다. 이러한 비교분석을 통하여 본 논문에서는 능동 트랜스폰더의 응답이 SAR 영상의 지상기준점 응답으로 적절하다는 것을 보이고자 한다.

항공관제시스템을 구성하는 하부 시스템중 하나인 감시자료처리시스템(SDP, Surveillance Data Processor)은 항공 감시 레이더 등 다양한 감시 센서로부터 감시자료를 전달 받아 항공기의 항적을 추적하는 시스템으로서, SDP의 항적 추적 성능은 항공기의 안전 운항에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 개발과정에서 SDP의 요구 성능에 대한 검증은 필수적이며, 특히 대표적인 다중 센서 다중 타겟 추적(Multi-Sensor Multi-Target Tracking)시스템으로서 다양한 타겟 추적 방법이 존재함에 따라 정량적인 추적 정확도 성능 평가가 중요하게 여겨지고 있다. 본 연구에서는 현재 한국항공우주연구원에서 개발 중인 SDP의 항적 추적 성능 검증을 위한 요구 성능 정의, 테스트 환경 구축, 테스트 결과에 대해 정리하였다.

한정된 기간과 비용 하에 높은 신뢰도와 안전성을 갖는 엔진을 완성하기 위해서는 엔진 개발과 병행하여 엔진에 최적화된 진단시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 진단시스템의 개발방향을 정립하기 위하여 해외문헌을 바탕으로 엔진에서 발생 가능한 고장들, 상태진단을 위한 검사파라미터의 특성, 진단방법들(실시간 진단법, 사후 진단법, 사고원인 분석법, 파라미터 계통법, 시험진단법)을 고찰하였고, 엔진 개발단계 및 운용단계에서 수행해야할 진단관련 과제들을 제시하였으며, 해외의 액체로켓엔진 진단 사례를 정리하였다.

본 논문에서는 나로호 질소가스 추력기시스템에 대한 자세제어기 설계 과정과 종합성능 시험에 대해 다루고 있다. 발사체의 비행 안정성을 보장하도록 추력기 자세제어기 설계를 수행하는 데 있어서 반드시 고려해야 할 주요 사항들에 대해 살펴보고 관계식을 제시하였다. 나로호 질소가스추력기 시스템에 대한 시스템레벨 종합성능시험을 위한 시험구성과 시험조건 등을 정리하였고, 성능시험 데이터로부터 추력기 시스템의 가스 소모량, 추력, 시간 지연, 비추력 특성 등의 운용 성능과 추력기 자세제어기의 비행 적합성 평가가 가능함을 보였다. 최종적으로, 1차 비행시험 결과를 통해, 나로호 탑재 추력기 자세제어시스템이 충분한 안정성 여유을 가지고 정상적으로 동작하였음을 보였다.

우주발사체 비행에 의한 발사장 주변의 음향 소음에 대하여 분석하였다. 발사체 엔진 배기 제트에 소음원을 위치시키고 소음의 방향성, 대기 감쇄 등을 고려하여 발사장 주변의 특정 지점에 미치는 소음의 크기를 예측하였다. KSLV-I의 발사 소음을 예측하고 이 결과를 비행시험시의 측정 결과와 비교하였다. 분석 결과는 소음의 방향성에 의해 큰 영향을 받는 것으로 나타났으며 소음 방향성 정보에 대한 적절한 가정에 의해 시험 결과와 예측 결과가 서로 잘 일치하는 것을 확인하였다.

본 연구는 국내에서 개발되는 KAS 23급 민간항공기에 대해 형식증명을 취득하기 위한 절차와 방법에 대해 기술하였다. 인증기준을 수립하고 형식증명 계획서에 따라 시험평가를 통해 적합성을 입증하는 절차와 적합성 입증 방안을 제시함으로써 정해진 기간 내 형식증명을 취득하는 것이 가장 중요하다고 하겠다. 본 절차는 미 FAA Order 8110.4C, 'Type Certification'과 국내규정을 참고하였으며 적합성 입증방법(MOC)을 정의하여 적합성 점검표(CCL) 작성 사례를 보여주고 있다. 또한 적합성 입증방법에 따라 시험평가 항목을 분류 하였고 그 방안을 제시하였다.