• 한국항공우주학회지
• /
• 제43권9호
• /
• pp.845-857
• /
• 2015

최근 우주쓰레기로 인한 우주환경 악화에 대한 국제적인 관심이 높아지고 있으며, 미국, 프랑스, 일본 등 우주개발 선진국들을 중심으로 우주파편 경감을 위한 가이드라인을 제정하여 준수하고자 노력하고 있는 추세이다. 이러한 노력과 더불어 우주파편을 직접 제거함으로써 그 숫자를 경감하고자 하는 기술을 '우주파편 능동제거 기술'이라고 한다. 본 논문에서는 우주파편 경감을 위한 해외 기관들의 연구동향과 배경들을 살펴보고 관련 기술개발 사례 및 특허들을 분석하였다. 또한, 이를 바탕으로 우주파편 능동제거시스템 개발을 위한 소요기술들을 분석해봄으로써 우리나라에서도 관련 연구에 관심을 가지고 본격적으로 시작하고자 하는 연구자들에게 선행연구 분석 자료로써 유용하게 활용될 수 있도록 하였다.

• 우주기술과 응용
• /
• 제3권2호
• /
• pp.165-198
• /
• 2023

2021년 국제 우주감시학회(AMOS)에 발표된 논문에 따르면, 저궤도 우주공간의 우주물체 간 충돌가능성은 작동중인 위성이 아니라 발사체 상단, 폐위성 등 우주 쓰레기에 의한 충돌확률이 높고, 우주교통관제(space traffic management)를 통해 그 충돌 가능성을 줄일 것을 제안하고 있다. 이러한 배경에 최근 우주공간에 위성 등 우주물체의 급속한 증가로 우주 쓰레기(debris) 문제가 국제적인 주요 도전과제로 부각되고 있고, 이에 지난 2022년 9월 뉴욕에서 열린 유엔총회에 한국을 포함한 유엔 회원국들이 수직발사식 위성요격미사일(anti-satellite, ASAT) 실험을 실시하지 않도록 하는 결의안 채택을 통해 전세계 8개국(23년 6월 기준 13개국)이 ASAT 실험을 실시하지 않기로 했다. 또한, 우주 쓰레기를 줄이기 위한 방안이 민간 분야에서 활발히 연구되고 있는데, 이러한 우주 쓰레기 상용서비스는 필요시 군사적으로도 사용이 가능할 것으로 판단된다. 이에 우주 쓰레기 제거기술 현황, 우주위협 평가 및 궤도 상 랑데부 및 근접기동작전 사례에 대해 알아보고, 우주 강국의 우주 쓰레기 제거기술을 활용한 우주무기 개발 개연성에 대해 고찰하겠다. 그리고 미래 우주전장을 대비하기 위한 우주기동전(space maneuver warfare) 이해를 통해 새로운 우주추진체계의 개발 필요성에 대해 제언하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권6호
• /
• pp.435-444
• /
• 2022

본 연구는 우주 쓰레기를 제거하기 위한 청소 위성(Space debris removal satellite)의 우주 그물(Space-net)을 이용한 우주 쓰레기의 포획 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 포획 시뮬레이션은 비선형 구조 동역학 해석 코드인 ABAQUS를 이용하여 수행하였다. 정사각형(1 m × 1 m)의 우주 그물 및 30 kg 질량의 정육면체(0.3 m × 0.3 m × 0.3 m) 형상인 우주 쓰레기를 기본 모델로 설계하였다. 기본 모델에 기반하여 포획 과정을 이해하고 포획 성공 또는 실패에 대한 기준을 정립하기 위하여 ABAQUS를 이용한 포획 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 우주 그물의 다양한 설계 조건을 고려하여 포획 시뮬레이션을 수행하였으며, 우주 쓰레기를 성공적으로 포획하기 위한 우주 그물의 주요 설계 인자를 확인하였다.

• 우주기술과 응용
• /
• 제3권2호
• /
• pp.101-117
• /
• 2023

우주상에 존재하는 우주물체에 접근하여 궤도상에서 제거하는 능동 제거 기술(active debris removal, ADR)과 연료 충전, 배터리 교환 등의 위성의 수명연장을 위한 기술인 궤도상 서비싱(on-orbit servicing)은 우주물체의 증가와 함께 그 관심이 커지고 있다. 인공위성연구소에서는 국내에서 발사되었던 국가 자산 중 임무가 종료된 후 궤도상에서 여전히 우주를 돌고 있는 국가 우주자산을 포획 및 제거하는 목적의 위성을 개발하기 위한 연구를 수행 중에 있다. ADR 소형위성은 지금껏 국내에서 개발되었던 지구 및 우주환경 관측 위성과 다르게 랑데부/도킹 기술 등을 포함한 우주 탐사 임무 등 미래 임무에 요구되는 기술을 구현 및 실증하는 것을 주요 임무로 가지고 있다. 본 논문에서는 여러 국가 우주자산들 중 1990년대에 발사된 우리별 위성의 포획 및 제거 임무를 갖고 있는 ADR 소형위성의 궤도 전이 방법에 대해서 소개한다. 소형 위성은 무게가 약 200 kg 이하가 되도록 개발을 수행할 예정이고, 2027년 한국형 발사체를 통해 궤도상에 투입되는 상황을 가정하여 임무를 설계했다. 특히, 지구의 J2 섭동력을 이용해서 목표물과 다른 RAAN 일변화를 만들어 줌으로써, 목표물로의 궤도면 변경을 직접 천이 방식과 비교하여 더 적은 연료를 이용하는 전략을 구성하였다. 이 방법을 이용하여 소형위성급 무게의 위성으로 우주쓰레기 제거 임무를 가능하게 하며, 뉴스페이스 시대에 새로운 형태의 우주탐사를 수행하는 기술 검증 플랫폼이 될 것으로 기대한다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제45권9호
• /
• pp.794-806
• /
• 2017

지속적으로 우주파편이 증가하고 있는 상황에서 국가 우주자산을 안전하게 보호하고 우주개발국으로서 우주환경 보호에 관심을 가지는 것은 중요하다. 우주파편의 급격한 증가를 막기 위한 효과적인 방법 중 하나는 충돌위험이 큰 우주파편들, 그리고 임무가 종료된 폐기위성을 직접 제거해 나가는 것이다. 본 논문에서는 영상기반 우주파편 추적시스템의 안정적인 인식모델을 위해 인공신경망을 적용한 연구에 대해 다루었다. 한국항공우주연구원에서 개발한 지상기반 우주쓰레기 청소위성 테스트베드인 KARICAT을 활용하여 우주환경이 모사된 영상을 획득하였고, 깊이불연속성에 기인한 영상분할 후 각 객체에 대한 구조 및 색상 기반 특징을 부호화한 벡터를 추출하였다. 특징벡터는 3차원 표면적, 점군의 주성분 벡터, 2차원 형상정보, 색상기반 정보로 구성되어있으며, 이 범주를 기반으로 분리한 특징벡터를 입력으로 하는 인공신경망 모델을 설계하였다. 또한 인공신경망의 성능 향상을 위해 입력되는 특징벡터의 범주에 따라 모델을 분할하여 각 모델 별 학습 후 앙상블기법을 적용하였다. 적용 결과 앙상블 기법에 따른 인식 모델의 성능 향상을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제50권8호
• /
• pp.559-572
• /
• 2022

2020년 세계 최초의 궤도상서비싱(On-Orbit Servicing, OOS) 임무 MEV(Mission Extension Vehicle)-1의 성공으로 궤도상서비싱에 대한 관심이 최근 국내외에서 높아지고 있다. 특히, 과거 올드스페이스(Old Space) 시대에서는 찾기 힘들었던 궤도상서비싱과 우주쓰레기 능동제거(Active Debris Removal, ADR) 서비스 임무는 최근 뉴스페이스(New Space) 시대를 맞이하여 근미래에 신 우주산업으로 본격화할 것으로 예상되고 있다. 이에, 본 논문에서는 국내외 궤도상서비싱 기술 개발 사례들을 살펴보고, 소요되는 주요 기술들의 특징, 국내 현황 및 개발 가능성 그리고 향후 궤도상서비싱의 산업 측면과 기술 측면에서의 발전 가능성에 대해 기술하였다. 본 논문에서 기술한 궤도상서비싱의 기술 동향과 향후 전망은 관련 연구가 미흡한 국내 상황에서 관련 분야를 새롭게 연구하고자 하는 데 유용한 참고자료가 될 것으로 기대한다.