• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제38권2호
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• pp.145-155
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• 2021

In this work, preliminary launch opportunities from NARO Space Center to the Sun-Earth Lagrange point are analyzed. Among five different Sun-Earth Lagrange points, L1 and L2 points are selected as suitable candidates for, respectively, solar and astrophysics missions. With high fidelity dynamics models, the L1 and L2 point targeting problem is formulated regarding the location of NARO Space Center and relevant Target Interface Point (TIP) for each different launch date is derived including launch injection energy per unit mass (C3), Right ascension of the injection orbit Apoapsis Vector (RAV) and Declination of the injection orbit Apoapsis Vector (DAV). Potential launch periods to achieve L1 and L2 transfer trajectory are also investigated regarding coasting characteristics from NARO Space Center. The magnitude of the Lagrange Orbit Insertion (LOI) burn, as well as the Orbit Maintenance (OM) maneuver to maintain more than one year of mission orbit around the Lagrange points, is also derived as an example. Even the current work has been made under many assumptions as there are no specific mission goals currently defined yet, so results from the current work could be a good starting point to extend diversities of future Korean deep-space missions.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제33권4호
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• pp.323-333
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• 2016

In this study, the uncertainty requirements for orbit, attitude, and burn performance were estimated and analyzed for the execution of the $1^{st}$ lunar orbit insertion (LOI) maneuver of the Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO) mission. During the early design phase of the system, associate analysis is an essential design factor as the $1^{st}$ LOI maneuver is the largest burn that utilizes the onboard propulsion system; the success of the lunar capture is directly affected by the performance achieved. For the analysis, the spacecraft is assumed to have already approached the periselene with a hyperbolic arrival trajectory around the moon. In addition, diverse arrival conditions and mission constraints were considered, such as varying periselene approach velocity, altitude, and orbital period of the capture orbit after execution of the $1^{st}$ LOI maneuver. The current analysis assumed an impulsive LOI maneuver, and two-body equations of motion were adapted to simplify the problem for a preliminary analysis. Monte Carlo simulations were performed for the statistical analysis to analyze diverse uncertainties that might arise at the moment when the maneuver is executed. As a result, three major requirements were analyzed and estimated for the early design phase. First, the minimum requirements were estimated for the burn performance to be captured around the moon. Second, the requirements for orbit, attitude, and maneuver burn performances were simultaneously estimated and analyzed to maintain the $1^{st}$ elliptical orbit achieved around the moon within the specified orbital period. Finally, the dispersion requirements on the B-plane aiming at target points to meet the target insertion goal were analyzed and can be utilized as reference target guidelines for a mid-course correction (MCC) maneuver during the transfer. More detailed system requirements for the KPLO mission, particularly for the spacecraft bus itself and for the flight dynamics subsystem at the ground control center, are expected to be prepared and established based on the current results, including a contingency trajectory design plan.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제35권3호
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• pp.119-131
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• 2018

In spite of a short history of only 30 years in space development, Korea has achieved outstanding space development capabilities, and became the $11^{th}$ member of the "Space Club" in 2013 by launching its own satellites with its own launch vehicle from a local space center. With the successful development and operation of more than 10 earth-orbiting satellites since 1999, Korea is now rapidly expanding its own aspirations to outer space exploration. Unlike earth-orbiting missions, planetary missions are more demanding of well-rounded technological capabilities, specifically trajectory design, analysis, and navigation. Because of the importance of relevant technologies, the Korean astronautical society devoted significant efforts to secure these basic technologies from the early 2000s. This paper revisits the numerous efforts conducted to date, specifically regarding flight dynamics and navigation technology, to prepare for future upcoming planetary missions in Korea. However, sustained efforts are still required to realize such challenging planetary missions, and efforts to date will significantly advance the relevant Korean technological capabilities.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제5권2호
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• pp.54-61
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• 2004

In this paper we carried out a design study for an unmanned Mars missionsuitable for Republic of Korea. The mission will use a KSLV series launch system,which is to place a one tonne payload into the LEO. We calculated the velocityincrements(AV) required for departure from Earth and insertion into the orbitaround Mars based on the mission opportunity data provided by NASA. Two typesof Mars modules - entry type and orbiter type - were considered in this studyWe calculated the mass of TPS(therma1 protection system) for the entry tvpe Marsmodule based on the heat transfer rate and heat load from the Mars atmosphere tothe surface of the TPS. The heat transfer rate and heat load were obtained throughan entry trajectory calculation. For the orbiter type Mars module, we calcuIated themass breakdown of the additional spacecraft which is to insert the Mars moduleinto the orbit around Mars. Other mass items were determined by proportioningfrom the existing Mars modules. This paper finally proposes the payload capacitiesfor each types of Mars modules.

• 한국추진공학회지
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• 제16권1호
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• pp.16-24
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• 2012

비행 마하수 6으로 운용되며, 지상 정지 추력으로부터 사용이 가능하도록 2단 추진체 개념이 적용된 스크램제트 엔진 비행체에 대한 개념설계를 수행하였다. 1단은 고체로켓을 적용하였으며, 2단은 탄화수소 계열의 연료를 사용하는 스크램제트 엔진을 적용하였다. 개념설계를 위하여 2,000 km의 운용거리와 0.2 톤의 탑재체 무게를 가정하였다. 개념설계의 첫 번째 단계로 3-DOF 코드를 이용하여 비행궤도를 계산하였으며, 계산된 비행궤도를 바탕으로 일차원-비평형 유동 코드와 NASA의 HASA 데이터베이스를 이용하여 스크램제트 엔진에 대한 개념설계를 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.309-317
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• 2011

비행 마하수 6으로 운용되며, 지상 정지 추력으로부터 사용이 가능하도록 2단 추진체 개념이 적용된 스크램제트 엔진 비행체에 대한 개념설계를 수행하였다. 1단은 로켓을 적용되었으며, 2단은 탄화수소 계열의 연료를 사용하는 스크램제트 엔진이 적용되었다. 개념설계를 위하여 반경 2,000km의 운용거리와 0.2톤의 탑재체 무게를 가정하였다. 개념설계의 첫 번째 단계로 3-DOF 코드를 이용하여 비행궤도를 계산하였으며, 계산된 비행계도를 바탕으로 일차원-비평형 유동 코드와 NASA의 HASA 데이터베이스를 이용하여 스크램제트 엔진에 대한 개념설계를 수행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.1-11
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• 2018

본 논문에서는 시스템 엔지니어링을 기반으로 우주 발사체의 시스템 설계를 정립하여 통합 설계할 수 있는 프로세스를 정립하였다. 주어진 페이로드 중량과 궤적에 대한 임무 설계 결과를 바탕으로, 시스템 설계 단계에서는 추진, 무게 추정, 공력 등의 각 단위별 해석을 진행한 후 통합하여 최적 설계를 수행될 수 있도록 하였다. 최종 단계에서는 설계된 발사체를 3-자유도 궤적 최적화 시뮬레이션을 통해 임무를 수행할 수 있는지 확인하도록 프로그램을 구성하였다. 최적 설계 기법으로는 유전 알고리즘을 이용하였으며, 이를 이용하여 설계 시 고려해야 할 변수와 파라미터들의 최적 설계 결과를 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권1호
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• pp.17-23
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• 2020

달 탐사에서 발사체 상단은 주로 저궤도에 투입된 탐사선을 38만 km의 거리에 있는 달까지 투입해주는 역할을 한다. 국외의 경우 상단(Upper Stage)은 달 탐사선을 지구-달 전이궤적에 투입 후 탐사선과 분리되고, 달 탐사선은 그 이후 자체 추진제를 이용하여 중간 경로 수정 기동 및 달 궤도 진입을 수행한다. 본 연구는 새롭게 제시되는 소형 액체상단을 기술하였다. 습질량이 총 2.9톤인 액체상단을 이용할 경우 달 탐사선을 지구-달 전이궤적 투입뿐만 아니라 달 궤도 진입까지 수행할 수 있다. 본 연구는 나로 우주센터에서 발사할 경우를 기준으로 허용 가능한 달 탐사선의 질량 범위를 도출하고, 탐사선의 허용 가능한 임무 범위도 다양하게 기술하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권4호
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• pp.354-363
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• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2011년도 제42회 하계학술대회
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• pp.1770-1771
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• 2011

In mission planning of UAV applications, especially for the missions requiring height transitions, it is required to generate reference flight trajectories considering the performances of the engine installed in the UAV. Even though the vertical line following guidance based height transition trajectory generation method has been developed to build reference height transition trajectories easily, it is not adequate for considering engine performances effectively since many engine characteristics and performances have conventionally been described in the V-H(speed-height) plane which is not the very space where the UAVs are actually flying. In this paper, we derive the trajectories in V-H plane for the vertical line following flights. And based on the results, a new algorithm to design the reference height transition trajectories for UAV applicaions. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm is very effective and easily applicable.