• 한국항공우주학회지
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• 제41권10호
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• pp.770-778
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• 2013

태양돛은 태양복사압을 이용하여 연료소모 없이 우주선에 지속적인 추력을 제공하는 방식으로, 심우주 임무나 지속적인 궤도기동이 필요한 임무에 적합하다. 본 논문에서는 태양돛의 기본 원리를 소개하고 태양중심, 행성중심 궤도에서의 국소최적제어 기법을 연구하였다. 각각의 최적제어 기법에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 핼리혜성 랑데부 궤적을 생성하였으며, 여러 가지 행성탈출 기법을 비교하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.162.2-162.2
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• 2012

한국형 발사체 KSLV-2의 발사능력을 고려하면 달 탐사선의 총 무게는 약 550kg이 된다. 따라서 달 탐사선에 탑재할 수 있는 탑재체 무게를 최대화하기 위해서는 지구에서 달로 가는 천이궤적을 가장 효율적으로 설계하여 연료 소모량을 최소화하여야 한다. 본 연구에서는 최근에 달 탐사 천이궤적으로 가장 많이 사용되고 있는 Weak Stability Boundary 천이궤적에 관해 연구를 수행하였다. Weak Stability Boundary 천이궤적은 지구로부터 출발한 후 원지점 약 1.4 km(지구-태양의 L1 점 근처)까지 비행한 후 태양풍을 통해 에너지를 얻어 근지점 거리를 지구-달 거리만큼 증가시켜 LOI(Lunar Orbit Injection)시 ${\Delta}V$를 최소화하여 달 궤도에 들어가는 방법이다. Weak Stability Boundary 천이방법의 TLI(Trans Lunar Injection) 값은 직접천이 방법의 TLI 값보다 더 크지만 달 궤도 진입에 필요한 LOI ${\Delta}V$값은 25% 정도 덜 든다는 장점이 있다. 이 방법은 일본의 Hiten 탐사선이 최초로 사용하였으며, 달에 도착하기까지 수개월이 걸리는 단점이 있다. Weak Stability Boundary 천이궤적 시뮬레이션을 통해 최대로 절약할 수 있는 연료 소모량을 확인할 수 있었으며, 다른 천이방법들과의 장단점 비교를 통해 한국형 달 탐사선의 지구-달 천이궤적 후보로 사용 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.40.2-40.2
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• 2009

이 연구에서는 달천이(TLI: Trans Lunar Injection) 및 달포획(LOI: Lunar Orbit Injection) 기동 시 대전 지상국의 가시성을 고려한 최적의 임무를 설계하였다. TLI 기동은 탐사선이 지구 주차궤도에서 지구-달 천이궤적으로 진입하기 위하여 주어지는 기동이며, LOI 기동은 탐사선이 지구-달 천이궤적에서 달의 중력권으로 진입하기 위하여 주어지는 기동이다. TLI 및 LOI 기동 시 대전 지상국에서의 가시성의 확보는 실제적인 미래 한국의 달 탐사를 대비하였을 때 중요한 요소이다. 따라서 이 연구에서는 TLI 및 LOI 기동 시 대전 지상국에서의 가시성을 모두 고려하여, 최소연료로 지구 주차궤도에서 달 임무궤도 진입까지의 모든 단계에 대해 임무설계를 실시하였다. TLI 및 LOI 기동 시 추력은 순간 추력(Impulsive thrust)로 가정하였으며, KSLV-II 발사체의 성능을 적용하여 설계하였다. 임무 설계 시 태양, 지구, 달의 섭동력을 고려한 N체 운동 방정식을 탐사선에 적용하였으며, 지구의 비대칭 중력장, 태양 복사압, 달의 J2 섭동에 의한 영향도 고려하였다. JPL의 정밀 천체력인 DE405를 사용하였고, 상용 소프트웨어인 SNOPT(Spares Nonlinear OPTimizer)를 이용하여 비행 궤적의 최적해를 도출하였다. 임무 설계 결과를 통해, 대전 지상국의 가시성을 고려한 TLI 및 LOI 기동의 크기에 의한 임무설계의 분석을 수행하였다. 또한 최적화된 달 탐사 임무의 단계별 기동의 크기와 지구-달 천이 궤적의 형상 및 다양한 임무 요소들의 해석을 도출하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제25권11호
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• pp.1142-1155
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• 2014

PCM/PSK/PM 변조 방식은 위성과 지상국간 원격명령과 원격측정 및 거리측정(레인징)을 위하여 S-band 주파수 대역에서 널리 사용되어 왔다. 본 논문에서는 정지궤도 위성 발사에 활용되고 있는 슈퍼 천이 궤도에서 PCM/PSK/PM 방식을 적용하는 정지궤도 위성과 지상국간 TC & R(Telemetry, Command and Ranging) 링크 성능이 확보되는지를 연구하였다. 위성의 제원은 Heritage를 고려하여 기존 정지궤도 위성에서 운용되는 제원으로 설정하였다. 이 결과, 상향 링크에서는 EIRP가 65 dBW이면 3 dB 이상의 여유 마진이 확보되는 것을 확인하였다. 하향 링크에서는 원격측정과 레인지 변조 지수를 조정함으로써 요구 마진(3 dB)을 얻을 수 있었고, 이에 상응하는 지상국 최소 G/T 성능을 찾아볼 수 있었다. 원지점 고도가 65,000 km와 70,000 km인 슈퍼 천이 궤도를 이용한 정지 궤도 진입이 추진될 경우에는 천리안 위성을 발사할 때 초기에 이미 운용되었던 지상국의 활용이 가능한 것으로 분석된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권5호
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• pp.490-495
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• 2009

소형 인공위성의 궤도천이 및 보정을 위하여 추력이 약 10 mN이고 비추력이 1500 s인 홀 방식 전기추력기를 설계하였다. 개발된 추력기는 홀 방식의 추력부, 전력공급부 및 연료 공급부로 구성되어 있고, 무게, 소모전력 및 효율은 각각 10 kg, 300 W 및 30%정도이다. 개발된 추력기 시스템에 대한 간략한 소개를 홀 방식의 추력기를 선택하게 된 배경해석과 함께 기술하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권7호
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• pp.684-692
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• 2010

본 논문에서는 지구-달 천이를 위한 최적 궤도 설계에 관한 연구를 수행하였다. 지구와 달의 인력을 동시에 고려한 평면상 제한 3체 궤도 운동 모델을 바탕으로 지구 출발시에는 순간 추력을, 지구-달 천이 과정 및 달 임무궤도 투입시에는 연속 추력을 사용하는 혼합형 궤도전이 방법을 제시하였다. 최적화 풀이 방법으로서 Direct Transcription 및 Collocation을 이용한 비선형 프로그래밍 기법을 적용하였으며, 지구 출발 및 달 임무궤도 투입 궤적의 형상은 순간 추력의 연속 추력에 대한 상대 가중치 및 비행시간에 의하여 매우 달라질 수 있음을 파악하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권2호
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• pp.60-71
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• 2017

정지궤도 발사체의 시스템 옵션별 성능 해석을 위하여 3자유도 궤적모델을 이용한 궤도 해석 프로그램을 작성하였다. 이 프로그램을 이용하여 추진제의 종류와 엔진방식, 클러스터링 수, 그리고 발사장 위치 등을 옵션으로 두고 발사궤적과 정지천이궤도 투입성능을 추정하였다. 해석의 결과를 통하여 국내 발사장을 이용하여 임무 달성을 가능케 하는 다양한 설계 방안의 가능성과 함께 정지궤도 발사체의 설계 방향을 파악할 수 있었다.

• 소음진동
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• 제7권5호
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• pp.725-728
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• 1997

본 글에서는 위성체가 겪게 되는 여러 가지 환경 중에서도 특히, 발사체가 이륙되어 천이궤도 진입시까지 위성체에 발생되는 진동 현상과, 이와 같은 발사 환경에 의해 위성체설계에 하자가 없는지를 확인하는 절차로서 지상에서 행해지는 시험의 종류와 방법에 대해 알아보고자 한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권2호
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• pp.171-186
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• 2009

이 연구에서는 미래 한국의 달 탐사에 대비, 지구-달 천이궤적을 설계하고 분석하였다. 궤적 설계는 최소연료로 지구 주차궤도에서부터 달 임무궤도까지 도달하는 모든 단계에 대해서 실시하였으며 미래 한국의 달 탐사 개발 계획에 실질적인 도움이 되기 위해 2017년, 2020년, 2022년으로 각각 나누어 설계를 하였다. 탐사선의 운동방정식의 구현을 위하여 태양, 지구, 달의 중력에 의한 섭동력이 포함된 N체 운동 방정식을 사용하였으며 보다 실질적인 우주환경의 모사를 위하여 지구의 비대칭 중력장(Geopotential), 태양 복사압(Solar radiation pressure) 그리고 달의 J2 섭동에 의한 영향도 고려하였다. 임무 설계를 위해 가정된 추력은 순간 추력(Impulsive thrust)으로 가정하였으며 발사체의 성능은 현재 개발 예정인 KSLV-2로 가정하였다. 미래 한국의 가상 달 탐사선이 지구-달 천이 궤적(Trans Lunar trajectory)에 진입하는 방법으로는 지구 주차 궤도에서 직접 진입 하는 방법과 여러번의 타원 중개 궤도를 거친 후 지구-달 천이 궤적으로 진입하는 방법을 모두 이용하였다. 아울러 TLI(Trans Lunar Injection) 기동시 탐사선의 대전 지상국에서의 가시성에 따른 기동의 크기에 대한 영향이 분석되었다. 이 연구를 통한 임무 설계 결과는 달 탐사 임무 설계를 위한 발사 가능 시기(launch opportunity), 성공적인 임무 수행을 위한 임무 단계별 최적의 기동량 및 해당 궤도의 특성 그리고 다양한 임무 파라미터등의 해석을 포함하고 있다. 임무 설계 결과, 미래 한국이 쏘아 올릴 수 있는 달 탐사선의 전체 질량은 해당 임무의 수행시기 보다는 초기 지구 출발 궤도의 초기 고도와 발사제의 초기 궤도 투입 성능에 따라 더욱 크게 좌우됨을 확인하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.178.2-178.2
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• 2012

정지궤도위성은 발사체에서 위성이 분리된 이후 천이궤도로부터 원하는 목표궤도로 궤도전이를 해야 한다. 또한 임무기간동안 궤도상에서 다양한 교란을 겪게 되며 이로 인해 시간이 증가함에 따라 위성의 위치가 변화하게 된다. 정지궤도위성은 이러한 궤도전이 및 궤도상 위치변화를 제어하기 위한 추진시스템을 장착하고 임무기간에 걸쳐 요구되는 추진제를 탑재해야 한다. 위성의 설계 초기에는 추정되는 위성의 건조질량을 기반으로 하여 궤도전이와 궤도상 임무에 필요로 하는 추진제 버짓을 계산하고 이를 토대로 하여 위성 시스템 설계를 진행한다. 또한 발사체별로 발사체의 성능과 발사장에 따라 근지점고도와 발사 경사각이 모두 상이하므로 발사체가 정해지지 않은 상태에서 발사체별 추진제 버짓을 계산, 비교하고 추진 시스템의 탱크가 이를 모두 수용할 수 있는지 분석하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 정지궤도복합위성의 추정 건조질량과 임무분석을 통해 주어진 ${\Delta}V$와 각 발사체별 궤도전이에 필요한 ${\Delta}V$를 바탕으로 하여 발사체별 추진제버짓을 계산하였고 이를 비교검토 하였다. 이후 이러한 기본 자료를 바탕으로 하여 정지궤도복합위성 추진시스템의 추진제 수용가능 여부, 건조질량 증가 여유 등 기본설계를 진행할 수 있다.