• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
• /
• 한국우주과학회 2006년도 한국우주과학회보 제15권2호
• /
• pp.75-75
• /
• 2006

• 항공우주시스템공학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.43-57
• /
• 2023

우주 물체 및 우주 구조물의 초고속 충돌 시뮬레이션을 LS-DYNA를 사용하여 수행하였다. 구형, 원뿔형, 및 속이 빈 원통형의 다양한 형상의 우주 물체는 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)를 사용하여 모델링하였다. 다양한 두께의 우주 구조물은 직접 충돌 영역과 간접 충돌 영역으로 나누어, 각각 SPH 및 유한 요소를 사용하여 나타내었다. 초고속 충돌에서 금속 재료의 비선형 거동을 나타내기 위하여 Johnson-cook 재료 모델과 Mie-Grüneisen 상태 방정식을 사용하였다. 우주 물체의 형상, 우주 구조물의 두께, 충돌 각도, 및 충돌 속도의 다양한 충돌 조건을 고려하였다. 파편운은 우주 물체와 우주 구조의 초고속 충돌로 인해 발생되며, 발생된 파편운의 형상을 정량적으로 분석하였다. 본 연구의 모든 충돌 조건에서, 원뿔 형상의 우주 물체로 인한 파편운이 가장 위험한 형상임을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권7호
• /
• pp.555-563
• /
• 2012

지구궤도 상에는 무수히 많은 우주파편(Orbital debris)이 존재하며 매우 높은 속도로 선회하고 있기 때문에 정상가동중인 인공위성과 충돌 시 위성구조체에 치명적인 손상을 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 입자완화유체동역학(Smoothed particle hydrodynamics, SPH)을 이용하여 우주파편과의 초고속충돌로 인해 발생 가능한 저궤도 위성구조체의 손상분석을 수행하였다. 위성구조체의 본체 패널(Panel)로 사용되는 허니콤샌드위치패널(Honeycomb sandwich panel, HC/SP)에 대해 충돌속도에 따른 손상분석을 수행하였으며 위성구조체 내부부품의 안전성 분석을 위해 전자박스가 HC/SP에 직접 부착된 경우와 10cm 오프셋 된 경우에 대한 초고속충돌해석 및 손상분석을 수행하였다. 고도 685km의 저궤도에서 2% 정도의 충돌확률을 갖는 우주파편들을 고려할 때, HC/SP 자체에 관통이 발생하는 것으로 나타났으며 부착형 전자박스의 경우와 오프셋형 전자박스의 경우에는 전자박스에 관통이 발생하지 않고 미소 크레이터(Crater)만 발생되는 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제42권8호
• /
• pp.661-673
• /
• 2014

본 논문에서는 한국항공우주연구원에서 개발한 우주파편 충돌위험 종합관리 시스템(KARISMA, KARI Collision Risk Management System)의 궤도결정 기능을 이용하여, 정지궤도위성의 광학 관측데이터에 기반한 정밀궤도결정을 수행하였다. 광학 관측데이터로는 정지궤도 위성 ARTEMIS에 대한 유럽우주기구(ESA, European Space Agency)의 실제 광학 관측데이터를 사용하였다. 동일한 관측데이터에 대해 유럽우주기구의 정밀궤도결정 시스템을 통해 얻은 궤도결정 결과와 비교했을 때 약 420 m 정도의 평균 위치오차가 있음을 확인하였다. 또한, 4일간의 광학 관측데이터를 바탕으로 얻은 궤도결정 결과를 이용하여 궤도예측을 수행하였으며, 유럽우주기구의 궤도결정 결과와 비교했을 때 3일 동안 대략 500~600 m 수준의 위치오차를 보였다. 이러한 결과들에 기반하여 KARISMA의 궤도결정 성능이 우주파편 충돌위험 분석을 위해 사용가능한 수준임을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제39권7호
• /
• pp.674-681
• /
• 2011

인류 최초의 인공위성 스푸트니크가 발사된 이후 50여년의 기간 동안 인류의 지속적인 우주개발로 인해 저궤도는 물론 지구 정지궤도까지 상당수의 우주파편들이 생겨나 임무를 수행하는 유인 우주활동이나 인공위성을 위협하고 있다. 우리나라에서도 지난 2010년 6월 성공적으로 발사되어 현재 임무를 수행하고 있는 천리안 위성 또한 우주파편으로부터 자유로울 수 없기 때문에 적절한 우주임무설계가 요구된다. 본 연구에서는 지구정지궤도 위성의 충돌확률 및 임무궤도 환경 분석의 선행연구로써 천리안 위성에 대해 분석한 내용을 기술하였다. NORAD TLE를 이용하여 분석한 결과 지난 1월 14일 천리안 위성과 RADUGA 1-7 위성의 충돌확률은 정지궤도위성의 위치추정오차가 10km라고 가정했을 때 2.8753E-07로 나타났으며, 지구정지궤도 우주환경 특성에 따라 임무 궤도에 머무르는 우주파편의 상당 부분이 유성이나 유성우로 분석되었다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
• /
• 한국우주과학회 1998년도 한국우주과학회보 제7권1호
• /
• pp.43.2-43
• /
• 1998

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

• 항공우주기술
• /
• 제13권1호
• /
• pp.184-192
• /
• 2014

본 논문에서는 JSpOC에서 제공하는 TLE 데이터를 이용하여 지구 저궤도 상에 존재하는 인공적인 우주물체의 궤도수명을 예측하였다. 이를 위해 1957년부터 현재까지 우주파편 개체수의 변화를 관찰하여 우주파편 생성의 요인과 현재 남아있는 물체들의 현황을 파악하였으며, 현재 지구 저궤도 상에 존재하는 총 11,792개의 물체에 대해 2050년까지 궤도전파를 수행하여 궤도수명을 분석하였다. 효율적인 계산을 위해 STK/Lifetime Tool을 사용하였으며, 재진입 시 지상에 낙하할 가능성이 있는 폐위성이나 로켓동체와 같이 질량 대비 단면적이 큰 물체에 대해 연간 재진입 빈도를 분석하였다. 분석 결과 2050년까지 매해 위성과 로켓동체는 약 9개가 재진입하며, 지상에 피해를 줄 수 있는 규모는 약 2-3개로 나타났고, 전체 분석 대상의 약 40%이상은 200년 이상의 궤도수명을 가지는 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제49권3호
• /
• pp.197-204
• /
• 2021

유도탄의 비행 시험 중 고장 또는 비정상적인 기동이 발생하는 경우 비행을 계속하지 않도록 의도적으로 자폭한다. 이때 파편이 발생하며 안전 지역을 벗어났는지 여부를 실시간으로 추정하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 Fully-Connected Neural Network(FCNN)를 이용하여 실시간으로 파편의 예상 낙하 영역 및 낙하 시간을 추정하는 방법을 제안한다. 많은 양의 학습 데이터 생성을 위해 Unscented Transform(UT)를 적용하였으며 신뢰도 확보를 위해 Monte-Carlo(MC) 시뮬레이션과 비교하여 파라미터를 선정하였다. 또한 제안한 방법의 추정 결과를 MC와 비교하여 성능을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권4호
• /
• pp.354-363
• /
• 2012

현재 지구 주변의 궤도에는 폐기된 위성을 비롯한 많은 우주파편이 존재하고 있으며, 임무를 수행중인 인공위성이나 유인 우주활동을 위협하고 있다. 2013년 7월까지 임무를 수행할 예정인 아리랑 2호 위성 또한 우주파편에 대한 고려가 필요하다. 본 논문에서는 앞으로의 원활한 우주활동을 위해 제정된 25년 규정 중 저궤도의 경우 임무종료 후 25년 이내에 지구대기로 하강하여 소각되어야 하는 요구조건을 소개하고, 이를 준수하기 위해 연료소모를 최소화하는 폐기경로 설계에 대한 내용을 기술하고 있다. 그리고 생성한 폐기경로에 접근하는 물체로 인한 위험성을 분석하게 위해서 몬테칼로 시뮬레이션을 이용한 방법을 제안하였다. 분석 결과 가장 위험성이 높은 경로의 충돌확률은 6.0741E-07으로 나타났으며 접근한 상대 물체의 크기를 알 수 없으므로 보다 정밀한 분석이 필요함을 알 수 있었다.