• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2011.04a
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• pp.24.3-24.3
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• 2011

우주발사체를 이용하여 인공위성을 궤도에 올리는 문제에서 가장 중요시해야 할 부분은 임무의 성공, 즉 정밀한 궤도 진입이다. 이것이 만족되어졌을 때, 비용의 최소화 또한 설계 시 중요한 고려사항이 된다. 이 두 가지 문제를 동시에 해결하기 위해선 최적 제어 전략이 필요한데, 통상적으로 이 과정은 발사 전에 최적화 기법 등을 이용하여 계산되고 검증된다. 그러나 기존의 최적화 기법은 대부분 선형 시스템에 적합한 기법들 이고, 우주발사체와 같이 매우 복잡하고 강한 비선형을 가진 운동방정식을 최적화 하려면 많은 계산이 소요된다. 계산 소모 시간을 줄이기 위해서는 선형화 등의 기법이 사용되는데, 그러한 경우 최적 해에 대한 신뢰도가 낮아질 수밖에 없다. 이 논문에서는 그러한 문제를 해결하기 위해 최근 활발히 연구되고 있는 비선형 최적화 기법인 상태 의존 Riccati 방정식 기법 (SDRE)을 이용하여 인공위성을 주어진 궤도에 진입시키는 우주발사체의 최적궤도를 계산하였다. 또한 Hamiltonian 을 이용하여 산출된 궤도의 최적성을 보이고, 목표한 궤도와의 비교를 통해 제어기의 정밀성을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.18 no.1
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• pp.43-52
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• 2015

In this study, to minimize both the costs associated with track maintenance and the energy consumption for train operation, a numerical method that evaluates the optimal vertical stiffness of a fastener for concrete track is presented. A progress model of the track damage is established in order to calculate the concrete track maintenance cost according to the fastener stiffness. Also, the quantitative relationship between the progress of the track damage and the maintenance of the concrete track is derived. The wheel load is more exactly evaluated by using the advanced vehicle-track interaction model, which can precisely consider the behaviors of the track components. An optimal range for the stiffness of the fastener, a range that is applicable to the design of concrete track for domestic high speed lines, is proposed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.439-439
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• 2022

인공위성은 위성통신, 기상 등 다양한 분야에서 활용되고 있지만 재난과 위성영상 특성 매칭의 제약으로 재난 상황에서는 제한적으로 사용되었다. 국내외 위성 갯수의 증가로 위성영상을 준-실시간으로 확보 가능함에 따라 활용할 수 있는 범위가 증가하여 최근에는 재난·재해에 신속하게 대비하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 재난 발생 지역의 위성 영상 확보를 위해 촬영된 영상과 미래시점의 촬영 예정인 영상의 촬영 예정 시간 및 영역을 빠른 시간 내 분석하여 최적 위성영상 확보에 기반이 되고자 한다. 행정안전부에서 분류한 재난·재해 유형에 따라 재난 예측, 탐지, 사후처리를 위한 위성자료의 확보를 위하여 다양한 위성과 탑재된 센서들의 궤도, 공간 해상도, 파장대 등의 위성영상의 적시성을 분석하여 최적 위성을 정의하였다. 위성 궤도 시뮬레이션은 TLE(Two Line Element) 정보를 이용하는 SGP4(Simplified General Perturbations version 4) 모델에 적용하여 개발하였다. 최신 TLE 정보를 이용하여 위성 궤도 정보 및 센서 정보(공간 해상도, Swath width, incidence angle IFOV 등)을 적용하였다. 수집된 위성 궤도 정보를 기반으로 위성의 궤도를 예측하여 예측된 위치에서의 촬영 영역을 산정하는 분석 기능을 수행하여 최종 시뮬레이션 데이터를 생성한다. 개발된 위성 궤도 시뮬레이션 알고리즘을 토대로 태풍 미탁 사례에 적용하였다. 위성 궤도 시뮬레이션 알고리즘을 태풍 미탁 사례에 적용한 결과 다종 위성리스트 중 위성 궤도 분석을 통해 최단기간 획득 가능한 위성 중 정지 궤도 기상위성인 Himawari-8, GK-2A는 태풍 경로 모니터링, 광학 위성인 Sentinel-2, PlanetScope는 건물 피해 지역, SAR 위성인 Sentinel-1, ICEYE는 홍수 지역을 탐지하는데 최적 위성 영상으로 분석되었다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2010.04a
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• pp.27.4-27.4
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• 2010

이 연구는 광학센서의 시선벡터 최적배치와 이에 대한 궤도요소의 영향을 다루고 있다. 이 연구의 목적은 광학센서의 최적 배치 결정에 있어 궤도 요소의 영향을 직관적으로 판단할 수 있는 체계적인 결과를 제시하는 것이다. 위성에 탑재된 광학 센서들은 지구를 관측하고자 하는 목적을 가진 지구 관측 센서를 제외하고는 임무기간 동안 최대한 활용도를 높이기 위해 가능한 한 위성 몸체나 지구와 태양에 의해 방해를 받지 않고 목표 천체를 측정할 수 있도록 광축의 시선 벡터를 배치시켜야 한다. 이 연구는 광학센서의 최적 배치와 위성의 궤도요소의 상관관계를 알아보고, 광학센서의 최적배치 시선벡터 방향의 결정에 미치는 궤도 요소의 변화 영향성을 해석하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.14 no.1
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• pp.142-149
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• 1997

This paper applied one of the well-known optimal control theory, namely, linear quadratic regulator(LQR), to the station-keeping maneuvers(SKM) for a geostationary satellite. The boundary conditions to transfer the system with a good accuracy at a terminal time were based upon the predicted orbital data which are created due to the Earth's non-uniform mass distribution's effect during 14 days and due to luni-solar effect during 28 days. Through the linearization of the nonlinear system equation with respect to reference orbit and the numerical integration of Riccati equation, the optimal trajectories and the corresponding control law have been obtained by using LQR. From the comparison of ${\Delta}V$ obtained by LQR with the ${\Delta}V$ obtained anatically by geometric method, Station Keeping Maneuvers(SKM) via LQR may provide comparable results to a real system. Furthermore it will demonstrate the possibility in fuel optimization and life extension of geostationary satellite.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.22 no.3
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• pp.249-262
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• 2005

Optimization problems are formulated to calculate optimal impulses for deflecting Earth-Crossing Objects using a Nonlinear Programming. This formulation allows us to analyze the velocity changes in normal direction to the celestial body's orbital plane, which is neglected in many previous studies. The constrained optimization in the three-dimensional space is based on a patched conic method including the Earth's gravitational effects, and yields impulsive ${\Delta}V$ to deflect the target's orbit. The optimal solution is dependent on relative positions and velocities between the Earth and the Earth-crossing objects, and can be represented by optimal magnitude and angle of ${\Delta}V $ as a functions of a impulse time. The perpendicular component of ${\Delta}V $ to the orbit plane can sometimes play un-negligible role as the impulse time approaches the impact time. The optimal ${\Delta}V $ is increased when the original orbit of Earth-crossing object is more similar to the Earth's orbit, and is also exponentially increased as the impulse time reaches to the impact time. The analyses performed in present paper can be used to the deflection missions in the future.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.166.1-166.1
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• 2012

최근에는 정지궤도위성에도 지구센서 대신 별추적기를 탑재하는 추세이다. 별추적기의 경우 태양이나 지구와 같은 밝은 물체가 시야각에 들어올 경우 자세결정을 수행할 수 없기 때문에 별추적기 최적 배치를 위한 해석이 요구된다. 그런데, 정지궤도위성의 경우 24시간을 주기로 태양이 적도면을 회전하고 또한 동지와 하지를 최대로 하여 적도면과 23.5도의 기울기를 갖고 있기 때문에 별추적기 배치에 많은 제한이 발생한다. 별추적기 성능을 최적으로 얻기 위해서는 탑재되는 광학계가 서로 직각이 되어야 하지만 태양 위치에 따른 제한으로 인해 직각이 될 수 없으며 이 경우 성능은 약간의 손실을 감수하면서 항상 태양을 회피하기 위한 최적 각을 적용하거나 태양이 들어올 경우만 성능 손실을 감수하면서 이외의 경우에 별추적기 최적의 성능을 얻고자 하는 방법이 있을 수 있다. 본 연구에서는 이러한 방법들에 대한 해석을 수행하여 최적 각을 소개하였고, 다중머리 별추적기를 대상으로 해석을 수행하였다. 다중머리 별추적기는 하나의 전장품에 광학계가 여러 개 장착되는 제품으로 최근에 우주이력(heritage)를 갖기 시작하였다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2010.04a
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• pp.28.2-28.2
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• 2010

영상레이더 위성으로부터 획득된 SAR 영상의 상대적/절대적 방사(radiometric) 정밀도를 만족시키기 위해서는 궤도상에서 검보정을 수행하여야 한다. 일반적으로 상대 방사 정밀도의 보정을 위해서는 아마존 일대와 같이 일정한 지표 반사도를 지니는 넓은 지역을 촬영함으로써, 지상에서 모델링된 안테나 패턴의 이상 유무를 검증한다. 절대 방사 정밀도를 결정하기 위해서는 보정계수(calibration constant)를 구해야 하는데, 이를 위해서 RCS(radar cross section) 값이 기 알려져 있는 지상의 CR(corner reflector)를 관측해야 한다. 대부분의 SAR 위성의 경우, 각 입사각별로 여러 개의 빔(beam)이 독립적으로 운용되고, 위성의 경로가 각 pass 사이 거의 일정한 간격을 가지기 때문에, 지상의 CR들에 대한 빔의 접근성이 상당히 제약을 많이 받게 된다. 즉, 개별 빔이 촬영할 수 있는 CR의 개수 및 동일 CR에 대한 촬영 빈번도가 많이 작을 수 있다는 것을 의미한다. 특히, CR이 빔폭의 중심에서 관측되어야 하는 요구사항이 추가로 반영될 경우 그 빈도수는 더욱더 영향을 받게된다. 이 연구에서는 고도 550 km, 28일의 지상반복주기(repeat ground track)를 가지는 여명 궤도(dawn-dusk orbit)를 가정하고, 각 빔별로 그 빔에 할당된 하나의 CR만을 촬영해야 된다는 조건하에, 빔 접근성의 요구사항을 최대로 만족시킬 수 있는 CR의 좌표들을 구하였다. 동시에, J2항만을 고려한 이상적 28일 지상반복궤도를 적용한 경우와 모든 중력섭동항을 적용한 최적궤도를 적용한 경우를 비교하여, 실질적 검보정 일정을 수립하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.41 no.10
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• pp.770-778
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• 2013

Solar sail propulsion uses solar radiation pressure to propel spacecraft without propellant, and it is useful for deep-space missions and continuos orbit maneuver missions. After a brief introduction of solar sail dynamics, locally optimal trajectories in Sun-centered and Earth-centered orbits are analyzed. Numerical simulations for the optimal trajectories are performed. Trajectory for the rendezvous with Halley comet is generated, and different planet escape methods are compared.

• Journal of the Korean Society for Railway
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• v.12 no.6
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• pp.974-982
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• 2009

To improve the effectiveness and economics the bridge design methodology considering the bridge/rail longitudinal analysis and bridge/vehicle dynamic effect suggested in this study. The reliability-based Life-Cycle Costs(LCC) effective optimum design is applied to a 2-main steel girder bridge, 5$\times$(1@50m) for comparison with conventional design, initial cost optimization and equivalent LCC optimization. As a result of the optimum design based on reliability, it may be stated that the design of High-Speed railway bridges considering the bridge/rail longitudinal analysis and bridge/vehicle dynamic effect are more efficient than typical existing bridges and LCC optimization without respect to bridge/rail longitudinal analysis and bridge/vehicle dynamic effect. The result of optimization design considering the interaction, design methodology suggested in this study, is higher than result of initial cost optimization design in initial cost, but that has the advantage than result of initial cost optimization design in expected LCC.