• 천문학회보
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• 제42권1호
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• pp.40.2-40.2
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• 2017

인공위성을 이용한 우주망원경 및 우주탐사장비는 천문학 및 우주과학 연구에 매우 중요한 관측 장비로서 지상에서 불가능한 다양한 파장대에서 관측을 수행하고 있다. 이러한 우주망원경의 경우 개발기간과 비용 또한 상대적으로 매우 큰 규모를 가지고 있다. 또한 장시간의 관측을 위한 관측위성의 운영 신뢰도 확보와 결과 활용을 위해 많은 연구 인력이 투입되는 거대 연구개발 사업이다. 그러나 최근에는 초소형 인공위성을 이용하여 여러 우주관측 및 실험이 수행되고 있다. 큐브위성으로 명명되어 있는 초소형 인공위성은 크기와 전력의 제한은 있지만 상대적으로 단기간의 개발일정과 저비용으로 전 세계적으로 폭발적인 성장을 하고 있는 관측기술이다. 경희대학교에서는 CINEMA라는 2개의 큐브위성을 개발 운영하였고, SIGMA 라는 큐브위성을 개발하여 발사를 기다리고 있다. 또한 향 후 광학관측을 위한 초소형 인공위성을 기획하고 있다. 국내에서는 천문우주용으로 제작되는 위성이외에도 다양한 기술검증용 위성이 10여기 이상 제작되고 있는 상황이다. 이에 초소형인공위성의 동향과 향 후 천문우주 관측에 활용 할 수 있는 방안에 대하여 논의 하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.168.1-168.1
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• 2012

TRIO-CINEMA(TRiplet Ionospheric Observatory-Cubesat for Ion, Neutral, Electron, MAgnetic fields)는 중량 3 kg의 초소형 인공위성 3기로 구성되며, 그 임무는 근 지구 플라즈마 입자 검출 및 자기장계측이다. 3기 중 1기는 UC Berkeley에서, 2기는 경희대학교에서 제작 및 운용된다. 경희대학교 천문대에 IGSS(Integrated Ground Support Software), TNC(Terminal Node Controller), 송신기, 안테나제어기와 안테나로 구성된 지상국을 구축하였으며 위성에 명령을 전달하는 기능을 수행한다. 위성으로부터 데이터 수신은 한국천문연구원의 안테나와 수신기를 이용할 예정이다. 2기의 위성을 하나의 지상국에서 운용하기 위해서는 각 위성에 대한 송신 주파수 변경 및 패스스케줄(pass schedule) 조정이 필요하며, 이를 수행할 수 있는 RF Chain을 구축하였다. 본 연구는 RF Chain 구축과 검증과정을 기술하였으며, 시스템의 검증으로 원거리 필드 테스트, 데이터 통신 테스트, 링크 여유 분석 등을 수행하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제2권1호
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• pp.1-12
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• 2022

본 논문에서는 초소형위성용 항력 증대 장치 개발에 대해 기술하였다. 최근 우주 개발이 New Space 시대에 접어들며, 소형 로켓 및 초소형위성 거대 군집 운용 등 인공물체의 저궤도 진입 장벽이 상당히 낮아지는 추세이다. 이로 인해 우주 환경에 존재하는 우주쓰레기의 수가 기하급수적으로 늘어나고 있으며, 현재 운용중인 인공위성뿐만 아니라 앞으로 발사될 인공위성들에 큰 위협으로 다가오고 있다. 이를 방지하기 위해 국제적으로 우주쓰레기 경감 대책을 제시하고 있으며, 대표적으로 IADC(Inter-Agency Space Debris Coordination Committee)에서는 '25년 가이드라인'을 권고하고 있다. 한국항공우주연구원에서는 국내 최초로 랑데부/도킹 기술검증용 초소형위성인 KARDSAT(KARI Rendezvous & Docking demonstration SATellite) 프로젝트를 진행하였으며, KARDSAT 위성의 임무 후 폐기 기동(post-mission disposal)을 위한 항력 증대 장치 개발을 통해 우주쓰레기에 대한 국제적 가이드라인을 준수하고자 하였다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.53-58
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• 2008

인공위성을 통해 취득된 데이터들은 지상국의 수신처리시스템을 거쳐 표준영상으로 생산되며, 생산된 영상으로부터 사용자에게 의미 있고, 가치 있는 정보를 이끌어 내는 판독의 단계를 수행하게 된다. 본 연구에서는 원격탐사의 전반적인 이해를 돕기 위한 교육적 모델로서 캔샛 프로그램을 도입하였다. 캔샛 프로그램은 스탠포드대 로버트 트윙 교수의 제안으로 학생들에게 한 학기의 짧은 시간에 실제 인공위성의 설계, 해석, 제작, 조립, 시험, 발사, 운용 등 전반적인 시스템의 이해를 도모하기 위한 1Kg 이하의 캔 크기의 초소형 위성을 개발하는 교육 프로그램이다. 본 연구는 한국과학영재학교 R&E 프로그램의 지원으로 시작하였으며, 실제 초소형 위성 캔샛('KSAsat'으로 명명)을 직접 설계, 제작, 조립하고 최종적으로 발사 운용 시험을 수행하였다. 주 탑재체로 일반 상용 디지털 카메라를 장착하였으며, GPS, 광센서, 3 축 가속도계, 온도센서, 압력센서를 탑재하였다. 비행시험을 통해 성공적으로 영상을 취득하고, 각종 센서로부터의 데이터를 지상국으로 전송 받았다. 지상국을 통해 처리 되어진 데이터로부터 의미 있는 정보를 추출하는 판단의 단계를 거쳐 원격탐사의 전반적인 교육을 성공적으로 수행할 수 있었다. 본 논문에서 캔샛 프로그램이 원격탐사 교육에도 충분히 활용될 수 있음을 보였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.163-164
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• 2017

본 논문에서는 KMSL(Korea Microgravity Science Laboratory) 큐브 위성에 대해 설명하고 전력시스템 설계 연구 방법을 제시한다. 1~3리터 사이즈인 초소형 인공위성(큐브위성)의 전력시스템은 태양 전지 패널로부터 큐브 위성의 부하장치 운용을 위한 전력을 공급받고, 남은 잉여 전력은 배터리에 저장하여 식(eclipse) 구간 동안 전력이 공급될 수 있도록 전력계가 구성된다. 본 논문에서는 조선대학교 KMSL팀의 큐브 위성에 대한 전력시스템을 설계하기 위해서 위성 궤도 및 자세에 따른 생산 전력, 소비 전력을 인공위성의 자세 및 궤도에 따라 분석하고, 부하 장치의 전원 및 소모전력을 통해 전력 및 에너지 마진(margin)이 충분하도록 전력계시스템의 구성품 용량을 설계하였다.

• 천문학회보
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• 제37권1호
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• pp.67.2-67.2
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• 2012

경희대학교와 UC Berkeley, Imperial College London은 우주관측을 위한 초소형 인공위성인 TRIO-CINEMA(TRIO-CINEMA) Project를 수행하고 있다. TRIO-CINEMA는 총 3기의 인공위성으로 경희대학교에서 2기의 위성을, UC Berkeley에서 1기의 위성을, Imperial College에서 3개의 자력계를 제작하고 있다. CINEMA는 Cubesat의 3U 규격으로 크기는 $100mm{\times}100mm{\times}340.5mm$이고 무게는 약 3 kg, 소비전력은 약 3 W이며, 지구 주변의 ENA측정을 위한 주 탑재체인 STEIN(SupraThermal Electrons, Ions, and Neutrals)과 자기장 측정을 위한 부 탑재체인 MAGIC(MAGnetometer from Imperial College)이 탑재되어 약 1년간 800 km 태양동주기 궤도에서 임무를 수행할 예정이다. 위성의 발사는 별도의 POD(Picosatellite Orbital Deployer)라는 Adaptor를 사용해 발사체에 탑재되는데, 발사환경에서 위성이 받을 모든 현상에 관하여 NX Nastran을 사용해 계산을 진행하였다. 계산 결과의 검증을 위해 위성의 Structure Model을 가지고 Random Vibration test를 수행해 위성의 고유 진동수를 측정하였다. 또한 위성이 궤도에서 운용 중 다양하게 받게 되는 열원에 따른 위성의 각 부분의 온도변화를 NX TMG program을 사용하여 계산하였다. 계산 결과의 검증을 위해 3월 Thermal Cycle test 및 Thermal Balance test를 수행할 예정이다. UC Berkeley에서 제작한 위성 1기는 제작완료 후 발사를 위해 발사장으로 배송을 완료하였고, 경희대학교에서 제작 중인 CINEMA 위성 2기는 2012년 후반기 러시아에서 Dnepr 로켓을 사용해 발사 예정이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권4호
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• pp.298-307
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• 2016

인공위성의 자세추정은 결정론적 방법과 재귀적인 방법으로 나눌 수 있는데, 이 중 재귀적인 방법으로는 칼만 필터를 사용하여 자세를 추정하는 알고리즘이 널리 사용되고 있다. 초소형 큐브 위성의 경우 많은 탑재체를 실을 수 없기에 최소한의 자세 센서만을 이용해야 하는 제한점이 있다. 미션에 따라 식 기간 및 태양 센서의 데이터 이용이 불가능할 때에도 인공위성의 자세추정은 계속 되어야 인공위성은 임무를 성공적으로 완수할 수 있게 된다. 본 연구에서는 일반적인 인공위성의 자세추정 기법을 기반으로 큐브위성의 동역학과 토크외란을 고려하여 알고리즘을 발전시켜 식 기간에서도 더욱 정확한 자세 추정이 가능하도록 하였다. 제안된 알고리즘은 시뮬레이션을 통해 기존의 자세추정 방법과 비교하여 그 성능을 검증하였다. 또한 위성체가 우주 환경에서 운용되면서 받을 수 있는 다양한 크기의 토크외란에 따른 자세추정 오차를 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권7호
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• pp.636-645
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• 2012

본 논문은 우주기술 저변확대를 위한 초소형위성 프로그램 중 하나로 캔위성 경연대회에 대해 살펴보았다. 먼저 캔위성과 인공위성의 차이점을 알아보고 해외 캔위성 경연대회 사례 및 국내 캔위성 개발 동향을 정리하였다. 이를 바탕으로 국내 캔위성 경연대회의 운영조직 및 역할을 제시하였으며, 캔위성, 발사체, 지상국 등과 같은 경연대회 소요기술의 요구조건 및 개발방안을 도출하였다. 또한 경연대회 수행임무, 사전교육, 진행일정 등 경연대회 추진방안을 마련하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.470-471
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• 2018

본 논문에서는 소형 큐브위성의 전력시스템 구성품의 용량 및 위성의 운용로직을 설계할 수 있는 소프트웨어 테스트베드 설계 방법을 제시한다. 기존 초소형 인공위성 시스템 설계를 위한 소프트웨어가 개발되어 상용품으로 판매되고 있으나, 주로 자세제어 시스템의 제어기 설계를 위해 소프트웨어가 사용되고있고, 텍스트기반 복잡한 구조로 되어있어 본 논문의 목적인 전력계 구성품 용량 및 운용로직을 설계하는데 이를 활용하기 어려운 측면이 있었다. 따라서 본 논문에서는 전력시스템의 구성품들을 전력 및 에너지 방정식으로 모델링하여 Matlab/Simulink에서 이를 구현함으로써 가독성을 높여 시스템 설계 및 분석 시간을 줄일 수 있는 소프트웨어 테스트베드 설계방법을 제시한다. 제안된 소프트웨어 테스트베드를 이용한 3리터 사이즈의 소형 큐브위성 시스템의 구성품 용량 및 운용로직 설계 결과를 본 논문에서 제시한다.

• 우주기술과 응용
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• 제2권2호
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• pp.121-136
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• 2022

선박 통신에 있어서 선박자동식별시스템(automatic identification system)은 연안 해역의 선박 운항 모니터링, 선박 간의 항해 안전을 위한 정보 교환뿐만 아니라 해상관제 수단에도 필요하다. 그러나 이는 대략 160 MHz의 very high frequency (VHF) 대역을 사용함과 동시에 지구의 곡률로 인해 통신 거리의 한계가 존재한다. 이를 인공위성을 통해 해결하고 있지만, 저궤도의 초소형 위성에 대해서는 아직 많은 작업이 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 소프트웨어 정의 라디오(SDR)를 활용하여 초소형위성용 선박정보수집장치의 수신시험을 증명하였다. R820T2 SDR을 활용하여 부산항에 정박해 있는 선박으로부터 AIS(automatic identification system) 데이터를 수집하였고, Adalm-Pluto와 매트랩 시뮬링크를 활용하여 이를 송신할 수 있는 환경을 구축하였다. 또한 감쇠기를 활용하여 위성까지 신호세기가 약해지는 과정을 모사하였다. 일련의 과정을 통해 AIS 탑재체에서 AIS 데이터의 수신 성공 여부를 시연하였다.