• Journal of Space Technology and Applications
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• v.3 no.1
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• pp.86-99
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• 2023

The mass spectrometer, being an essential scientific instrument for uncovering the origin of the solar system and life, has been used since the early 1970s on board spacecraft to obtain information of neutral and ionized elements in the atmosphere and surface of the moon, planets, asteroids, and comets. According to the 4th Basic Plan for the Promotion of Space Development (2023-2027), Korea plans to conduct lunar landing in 2032 and Mars landing in 2045 as the core goals of the plan and focuses on developing the technologies required for unmanned robotic exploration missions. In this regard, it is crucial to develop the technology of a mass spectrometer, which is the most fundamental payload for space exploration for maximized scientific achievements, however never tried before in any domestic space missions. We describe in this paper the principle of a domestically developed quadrupole mass spectrometer, its prototype model, and the test results of its performance. We conclude this paper with intended future improvements.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.104.2-104.2
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• 2012

미국, 중국, 일본, 인도 등과 같은 세계 여러 국가들이 달 및 화성 탐사를 수행하고 있는 현시점에서 우리나라도 2025년에 달 탐사를 계획하고 있다. 인간에게 있어서 우주공간은 고에너지 환경의 영향을 많이 받는 곳이다. 향후 달, 화성과 같은 다른 행성으로의 이주를 생각하고 있는 현 시점에서 우리는 고에너지우주방사선 환경의 영향을 고려해야 한다. 지구에서의 인간은 지구 자기장과 대기에 의해 고에너지 우주선 환경으로부터의 영향을 덜 받는다. 그러나 달과 화성의 경우는 다르다. 달의 대기는 거의 없고 자기장도 무시할 정도로 매우 작으며, 화성 또한 자기장이 거의 없으며 대기 또한 얇아서 Galactic Cosmic Ray (GCR)나 Solar Energetic Proton (SEP) 등으로부터 인간은 많은 영향을 받을 수 있다. 이러한 위험으로부터 인간이 보호받을 수 있는 곳은 달과 화성의 지표 아래나 동굴이라고 볼 수 있다. 그래서 달 및 화성의 표면과 지하 영역에 대한 고에너지 우주선 환경의 깊이에 따른 영향을 분석하여 어느 정도로 두터운 천장을 가진 동굴이어야 우주인들이 상주하는 지하공간을 지구표면에서의 방사선 환경과 같은 수준으로 유지할 수 있는지를 추정해 보려고 한다. 달 표면 토양의 화학적 구성성분은 Maria와 Highlands로 구분되어 약간의 차이가 있다. 달의 Maria 토양은 $SiO_2$ - 45.4%, $Al_2O_3$ - 14.9%, CaO - 11.8%, FeO - 14.1%, MgO - 9.2%, $TiO_2$ - 3.9%, $Na_2O$ - 0.6%이고 Highlands의 토양은 $SiO_2$ - 45.5%, $Al_2O_3$ - 24.0%, CaO - 15.9%, FeO - 5.9%, MgO - 7.5%, $TiO_2$ - 0.6%, $Na_2O$ - 0.6%의 화학적인 구성비를 가진다. 또한 화성표면은 $SiO_2$ - 43.9%, $Al_2O_3$ - 8.1%, CaO - 6.0%, FeO - 18.1%, MgO - 7.1%, $Na_2O$ - 1.4%의 토양의 화학적인 구성비를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 구성비를 가지고 있는 달과 화성 표면에 대한 우주방사선의 영향을 분석하기 위해서 GEANT4를 사용하여 수행한 전산 모사의 결과를 발표할 것이다.

• Journal of Space Technology and Applications
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• v.2 no.3
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• pp.206-220
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• 2022

There are various systems that allow humans to safely maintain their space exploration missions and lives in completely different environments, such as the International Space Station, the Moon (the closest celestial body to Earth), and Mars (the only planet in the solar system for manned mission in the 2030s). Among them, when it comes to maintaining the basic breathing of humans, the human life support air management system is a key device system. Such an air management system can be used not only for space exploration but also for undersea bases and submarines on Earth where humans reside. The air management system basically consists of an oxygen generation system, a carbon dioxide removal system, and a harmful substance removal system. In this paper, in order to develop an air management system that can be used in an underwater residential platform, the development requirements of a ground test module to be used as an experimental facility were analyzed.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.13 no.1
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• pp.58-71
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• 2009

The blast wave released during the initiation of energetic materials gives rise to pulse energy generation, characterized by a sudden increase of potential energy. A highly efficient energy source, sought from pulse-type lasers, may be utilized in various space propulsion and power applications. This paper introduces a scheme of utilizing the laser energy in 1) attitude control of a satellite requiring of a low thrust, 2) innovative laser-induced drug delivery, 3) implosion-based micro piston development, 4) deflecting and zapping of space debris for laser kill purpose, and 5) finally lunar detection using laser induced breakdown spectroscopy.

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.8 no.2
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• pp.24-30
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• 2010

Space solar sails are a form of spacecraft propulsion using the radiation pressure of light from a star or laser to push enormous ultra-thin mirrors to high speeds. With respect to it, U.S.A, Japan, E.U. and Russia, etc. have performed a substantial research and the space flight test. On May 2010, JAXA succeeded in launching the world's first interplanetary solar sail spacecraft "IKAROS" to Venus. Currently, solar sail propulsion is aimed chiefly at accomplishing a number of non-crewed missions in any part of the solar system and beyond. This paper presents the technology trend of advanced countries on the development of the solar sails as a new propulsion method for the space investigation and travel.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.1
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• pp.53.1-53.1
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• 2012

현재 국내에는 약 40여 개의 종합(관측실과 투영관이 있는) 천문시설이 운영 중에 있으며 새로운 시설이 꾸준히 추가로 건설 되고 있다. 그리고 교육과학연구원, 도서관 등 많은 시설에서 천문시설을 갖추고 교육에 활용하고 있다. 그런데 대부분의 천문시설에서는 별자리 설명, 천체투영관에서의 영상물 상영, 그리고 천체망원경을 이용한 관측실습 등 한정된 소재와 일관된 형식의 천문교육 프로그램을 운영 하고 있다. 하지만 국립과천과학관에서 방학 중 천문학교실을 운영해본 결과 좀 더 깊이 있는 천문학 교육에 대한 수요가 상당히 많다는 사실을 확인할 수 있었다. 실제 과학교육 현장에서는 여러 분야의 다양한 교육프로그램들이 개발되어 운영되고 있으나 천문학을 주제로 한 교육은 찾아보기 어려운 상황이다. 천문학은 새로운 연구 결과가 가장 활발하게 발표되는 분야들 중 하나로, 일반인이나 언론에서도 상당히 많은 관심을 보여주고 있다. 외계행성 탐사, 초신성 관측, 우주 가속팽창과 같은 최신 천문학 분야의 다양한 주제들을 이용하여 교육프로그램을 개발하면 일반인들에게 천문학의 내용을 알리는데 좋은 기회가 될 수 있을 것이다. 국립과천과학관에서는 방학 프로그램에 이어 조금 더 심화된 교육프로그램을 기획하여 운영할 준비를 하고 있다. 현재 국립과천과학관에서 준비 중인 천문교육프로그램을 소개하고 여러 사람들의 의견을 들어보고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2011.04a
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• pp.175-178
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• 2011

A performance characteristics and application status of liquid-monopropellants used for 3-axis control thrusters are surveyed, in this paper. Hydrogen peroxide was widely used as monopropellant until mid-1960s, but it is rapidly replaced with hydrazine which has better performance of specific impulse, storability, and so on. Hydrazine is mostly employed as a liquid-monopropellant of satellite, interplanetary spacecraft, and space launch vehicle owing to its moderate performance features.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2022.10a
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• pp.532-535
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• 2022

Path following algorithms have been intensively studied for various mobile platforms such as planetary exploration, unmanned delivery, and autonomous driving. However, ensuring high accuracy in practical applications is challenging due to enormous uncertainty inherent in real environment. In this paper, we aim to reveal the guideline for the design and implementation by investigating the path following performance of mobile robot controlled by the pure pursuit algorithm. To this end, we evaluate the accuracy of the pure pursuit algorithm when tuning the look ahead distance and deploying erroneous actuator.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• v.21 no.4
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• pp.351-360
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• 2004

An orbit propagation software for the Mars orbiting spacecraft has been developed and verified in preparations for the future Korean Mars missions. Dynamic model for Mars orbiting spacecraft has been studied, and Mars centered coordinate systems are utilized to express spacecraft state vectors. Coordinate corrections to the Mars centered coordinate system have been made to adjust the effects caused by Mars precession and nutation. After spacecraft enters Sphere of Influence (SOI) of the Mars, the spacecraft experiences various perturbation effects as it approaches to Mars. Every possible perturbation effect is considered during integrations of spacecraft state vectors. The Mars50c gravity field model and the Mars-GRAM 2001 model are used to compute perturbation effects due to Mars gravity field and Mars atmospheric drag, respectively. To compute exact locations of other planets, JPL's DE405 ephemerides are used. Phobos and Deimos's ephemeris are computed using analytical method because their informations are not released with DE405. Mars Global Surveyor's mapping orbital data are used to verify the developed propagator performances. After one Martian day propagation (12 orbital periods), the results show about maximum ${\pm}5$ meter errors, in every position state components(radial, cross-track and along-track), when compared to these from the Astrogator propagation in the Satellite Tool Kit. This result shows high reliability of the developed software which can be used to design near Mars missions for Korea, in future.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.192.2-192.2
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• 2016

전기추력기는 화학식 추력기에 비해 비추력이 높아 인공위성의 자세제어, 궤도수정, 궤도천이를 포함한 행성 탐사활동 및 우주 임무수행을 위한 우주선의 엔진 등으로 다양하게 활용된다. 홀 추력기는 전기추력기 중 하나로 고리형 방전공간을 가진 고리형 추력기와 원통형 방전영역을 가진 원통형 추력기가 있으며, 원통형 추력기는 고리형에 비하여 넓은 방전공간으로 저전력 방전에 적합한 추력기이다. 또한, 저전력 추력기는 큐브셋(cubesat) 및 마이크로 위성(microsatellite)의 증가하는 수요에 따라 필요성이 증가하고 있으며, 활용도가 높아 다양하게 연구 및 개발되고 있다. 홀 추력기는 자기장과 전기장을 서로 수직되게 인가하여, 자화된 전자는 플라즈마 방전을 유지시키고 자화되지 않은 이온은 전기장 방향으로 가속되어 이온빔을 발생시킨다. 하지만, 저전력 소형 추력기는 작은 소모전력과 방전채널로 인한 성능 저하 및 자기장 구조 설계 등 많은 어려움들을 가지고 있다. 본 연구에서는, 약 50 W급의 소모전력을 바탕으로 영구자석을 이용한 저전력 플라즈마 추력기를 개발하였다. 방전 채널은 지름 15 mm, 길이 16 mm, 무게는 약 0.6 kg으로 원통형 구조의 채널로 제작되었으며, 약 1500-2000 G의 자기장 세기를 갖도록 설계하였다. 방전 기체는 제논을 사용하여 1-5 sccm영역에서 방전 특성을 살펴보았으며, 방전 전류는 0.02-0.4 A로 나타났다. 100-550 V영역에서 방전을 시도하였고, 채널길이를 16-24 mm 에서 약 1mN 급의 추력특성을 보였다. 본 발표에서, 홀 추력기의 제작 특성과 성능 및 플라즈마 특성에 대한 더 자세한 연구결과가 발표될 예정이다.