1960년대 이후부터 하이드라진($N_2H_4$)은 로켓, 인공위성 또는 심우주 임무용 추진제로 사용되어 왔다. 하지만 하이드라진의 높은 독성과 운영비용으로 이온성 액체 추진제(ADM, HAN) 및 아산화질소 연료 혼합물(NOFB)과 같은 친환경 추진제에 대한 요구가 증가하고 있다. 아산화질소 연료 혼합물(NOFB)은 이원추진제가 갖는 높은 성능과 단일추진제의 단순한 공급시스템 장점을 모두 갖는 추진제로서, 적절한 취급방법과 설계가 적용된다면 전통적인 하이드라진 추진 시스템을 대체할 만한 추진제로 사용가능할 것이다.
본 논문에서는 비행안전통제실, 비행정보전시시스템 및 비행안전통제원의 임무 및 훈련을 순차적으로 기술하고 KSLV-I 3차 비행중 실시간으로 처리된 데이터 및 분석 결과를 제시하였다. 3차 비행시험의 비행안전통제실 운용에서, KSLV-I 비행 상황 감시가 정상적으로 이루어졌으며 순간낙하점 계산을 포함한 비행안전 알고리듬 계산도 정상적으로 수행되었다.
심우주 탐사 임무를 수행하는 경우 발사체의 최상단에 궤도전이를 위한 고체 또는 액체 엔진이 장착된다. 궤도 전이 과정에서 추력 비정렬 오차가 존재할 경우, 시간이 지남에 따라 탑재체의 자세각 오차가 급속히 증가하여 임무의 성패에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 추력 비정렬 오차를 줄이는 방법으로는 스핀안정화 방식 또는 3축 자세제어 방식이 있으며, 이 중 시스템 단순화 및 구조 경량화 측면에서 강점을 가지는 스핀안정화 방식이 많이 사용된다. 스핀 안정화를 적용하는 방법 중 하나는 발사체의 스핀테이블 시스템을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 스핀테이블이 탑재체 분리 후 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 분석에 필요한 스핀테이블의 기능을 모사할 수 있도록 기초 설계를 수행하였으며, 이를 적용하여 스핀테이블의 거동을 모사하는 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 스핀테이블의 유무에 따른 탑재체의 거동 및 스핀테이블의 효과를 분석하였고 스핀테이블 시스템의 구성요소 중 분리스프링의 공차에 의한 탑재체의 분리 후 거동 해석을 수행하였다.
최근 우주산업의 급속한 발달로 다양한 목적의 인공위성들이 개발되고 있다. 이러한 인공위성들은 그 사용 목적에 따라 다르지만 매우 많은 양의 데이터들을 다루게 된다. 이러한 데이터에는 각각의 주어진 임무에 사용되는 정보들이 대부분을 차지하지만 위성자체의 상태 데이터도 릴 정시간마다 화인을 해주어야 한다. 위성의 상태 데이터는 위성 각 부분의 이상유무나 위치, 시간 등 위성이 정상적으로 그 역할을 수행하고 올바른 궤도를 유지하는데 필요한 정보들이다 위성탑재 소프트웨어는 하드웨어 데이터나 위성의 상태 데이터를 심해진 시간간격마다 일어 메모리에 저장해 두는 일을 한다. 다목적실용위성 2호에서 이러한 데이터 획득을 자동적으로 수행하기 위해 매 시간간격마다 요구되는 데이터를 테이블 형식으로 헤더파일에 생성하는 프로그램을 구현하였다. 이 구현된 프로그램을 이용하여 다목적실용위성 2호의 탑재소프트웨어가 개발되고 있다.
다목적실용위성2호의 위성 본체시스템에는 지상과 연락을 담당하는 주 컴퓨터인 OBC, 위성의 자세를 제어를 위한 원격구동장치인 RDU 그리고 위성의 전원분배를 제어장치인 ECU인 3개의 동일 프로세서(386)가 탑재되어 각 담당 임무를 수행하는 분산형 구조를 갖고 있다. 각 프로세서는 EEPROM과 SRAM 데이터 메모리를 갖고 있는데 전원 리셋이 일어나면 모든 프로그램은 EEPROM에서 SRAM으로 복사되어 운영 프로그램이 실행하도록 되어 있다. 그러나 SRAM은 우주환경에서 위성체는 방사선에 노출되어 손상을 입을 때 SEU이 발생되어 정보가 왜곡되거나 상실되는 문제를 갖고 있다. 그러므로 본 논문에서는 변형된 해밍코드 기법을 이용하여 데이터를 수신하는 곳에서 에러를 검출 및 수정하는 디지털 회로 설계방법을 기술하고자 한다.
우주발사체의 추력 축 정렬이 제대로 안되면 발사체의 자세제어가 불안정해지고 심할 경우 임무 실패를 초래 할 수 있으므로 추력 축 정렬은 매우 중요하다. 일반적으로 추력 축 정렬은 데오돌라이트나레이져 트렉커와 같은 광학 방식을 사용하거나 턴테이블을 사용하는 기계식 방식을 사용한다. 본 연구에는 중력 방향과 관련된 경사도계를 이용하는 쉬운 방법을 다룬다. 경사도계는 지구 중력방향과 수직이 되면 0도를 가리킨다. 이 방법은 두 개의 경사도계가 필요한데, 하나는 기준이고 다른 하나는 정렬용이다. 두 경사도계의 각도차이는 TVC 구동기를 조정하는 참고치가 된다.
최근 발사체 개발의 큰 흐름을 살펴보면, 친환경, 저비용, 재사용, 심우주 탐사를 위한 저장성, 외부행성에서의 추진제 확보 가능성 등의 이유로 액체 메탄이 로켓 연료로 각광 받기 시작했다. 재사용 발사체 기술의 보편화, 국제적인 엔진개발 추세에 발맞춰 미래의 경쟁력과 임무 유연성을 확보하려면 엔진 개발 기간 등을 고려해서 가능한 빨리 메탄엔진 개발을 추진해야 하며, 제작 및 시험 인프라, 활용성, 개발 비용 등을 종합적으로 고려하면 부스터 엔진보다 저추력 엔진을 선행 개발하는 것이 더 적절한 것으로 판단된다.
F-22, F-16 및 F-15와 같은 고성능 전투기는 전투성능의 극대화를 위해 고기동성(highly maneuverable)을 보유하고 있다. 이로 인해 고기동 시에 조종사는 고중력가속도(high gravity acceleration)에 노출되고 피로도(fatigue)의 증가로 임무효율의 저하가 발생하며, 심할 경우에는 의식상실(Gravity-induced Loss Of Consciousness, GLOC)에 직면할 수 있다. 선진 항공업체에서는 조종사가 고중력가속도에 견딜 수 있는 내성을 향상시켜 의식상실에 진입하는 것을 방지하는 다양한 기술을 항공기에 적용하고 있다. 특히, 가속도방호복(Anti-G Suit)은 GLOC으로 인한 의식 상실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 전투 기동 시에 조종사의 피로를 감소시킴으로써 임무성공률을 향상시킬 수 있다. 본 논문에서는 초음속 고등훈련기 모델을 기반으로 하여 고기동 시에 중력가속도의 증가에 따라 AGS에 최적의 공기압을 제공할 수 있는 제어알고리즘을 개발하고 검증하였다. 이러한 결과는 추후에 체계개발이 진행될 한국형전투기개발사업(Korean Fighter eXperimental, KF-X)에서 핵심기술을 개발하는데 기여하리라 기대한다.
이 연구의 목적은 편대비행위성의 항법 및 궤도제어를 위한 실시간 Hardware-In-the-Loop(HIL) 시뮬레이션 테스트베드를 개발하는데 있다. HIL 시뮬레이션 테스트베드는 실제와 비슷한 하드웨어 환경을 구성하여 주어진 편대비행임무 요구조건에 따른 새로운 개념의 알고리즘을 테스트할 수 있는 시뮬레이터이다. HIL 시뮬레이션 테스트베드는 실제의 인공위성 시스템 인터페이스와 최대한 유사하게 설계되었으며 환경 컴퓨터, GPS 시뮬레이터, GPS 수신기, 비행제어 컴퓨터, 시각화 컴퓨터 등 총 5개의 독립적인 시스템으로 구성되어 있다. Spirent Communication사의 GSS6560 다중패널 RF 시뮬레이터와, (주)세트렉아이에서 제작한 우주용 GPS 수신기를 사용하여 실제와 유사한 GPS 관측데이터를 사용한다. GPS 수신기로부터 획득한 관측데이터는 비행제어 컴퓨터 시스템으로 전송되고 이를 통해 편대비행위성의 절대위치 및 상대위치결정을 수행하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 비행제어 컴퓨터 시스템은 궤도조정에 필요한 제어값을 계산하여 환경 컴퓨터 시스템으로 전송한다. 이렇게 5개의 독립적인 시스템을 유기적으로 통합하여 폐순환반복(closed-loop) HIL 시뮬레이션 테스트베드를 설계하였다. 이 논문에서는 편대비행 위성의 항법 및 제어 알고리즘 테스트를 위한 실시간 HIL 시뮬레이션 테스트베드의 전반적인 구성방법과 세부적인 구성요소에 대해 설명하였다 저궤도 편대비행위성의 편대유지 임무에 대한 가상의 시나리오를 설정하여 위성 편대비행의 항법 및 궤도제어 알고리즘을 실험적으로 검증하였다.
본 연구에서는 미 항공우주국 (NASA)의 전략기획을 공공 연구개발 조직의 전략기획이란 관점에 의하여 분석하였다. 이를 위하여 전략경영과 전략기획에 대한 일반적인 논의, 공공부문에서의 적용, 연구개발조직의 특성 등을 고려하여 공공 연구개발 조직의 전략경영 및 전략기획의 분석틀을 제시해 보았다. 그리고 구성된 틀에 의하여 미항공우주국과 산하 연구소인 고다드 우주비행 센터의 전략기획 과정과 특징을 분석하였다. 이에 의하면 공공연구개발 조직에서 전략기획을 수행함에 있어 다음과 같은 시사점을 생각해 볼 수 있다. 첫째, 민간부문의 전략기획 과정과 공공부문의 전략기획 과정의 차이점을 고려해야 할 것이다. 둘째, 전략의 수립과정에 있어 기관과 외부의 이해관계자와의 관계에 대한 논의가 있어야 한다. 셋째, 연구개발의 사회경제적 효과의 확인과 측정, 그것의 기관 목표설정으로의 환류방안에 대한 논의가 필요하다. 넷째, 전략기획이 조직 내에서 실질적인 효과를 가지려면 경영목표, 예산, 기관평가 등 기존의 기관 운영시스템과 긴밀하게 연결되어야 한다는 점이다. 이러한 점들이 잘 고려되어 도입에 성공한다면, 연구개발기관의 고유 임무 특성에 맞는 운영과 평가가 가능해 질 것이다. 향후 보다 적실성 있는 연구결과를 위해서는 실제 공공연구개발기관의 전략경영 과정에 대한 심도 있는 연구와 성과지표 등에 대한 유형별 분석이 필요하다. 이러한 과정에서 실제 관련 실행 사례의 현황과 문제점에 대한 분석을 축적함으로써 다양한 시사점들이 종합되어야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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