• 한국항공우주학회지
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• 제46권3호
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• pp.219-229
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• 2018

본 논문에서는 복수 Position Sensitive Detector(PSD) 센서와 IR Beacon Module(적외선 비콘 모듈)을 이용하여 우주비행체의 랑데부/도킹/군집 운용과 같은 근접 운용을 위한 칼만 필터 기반의 상대항법 알고리즘 연구를 수행한다. PSD 센서와 적외선 비콘 모듈은 각각 Target Satellite과 Chaser Satellite에 장착되어 위성의 상대 위치와 상대 자세 정보를 획득하여 위성간 근접운용에 사용한다. 각각의 상대 항법 기법의 성능을 비교 분석하기 위하여 수치 시뮬레이션을 수행한다. 상대항법 알고리즘에 사용된 PSD 센서와 적외선 비콘 모듈의 광학적 모델링과 작동 원리를 기반으로 칼만필터의 측정 모델을 구성한다. 확장 칼만 필터(EKF)와 무향 칼만 필터(UKF)는 우주비행체의 병진 운동 및 회전 운동에 대한 운동학 및 동역학적 특성을 활용하는 측정 융합에 기반을 둔 확률론적 상대항법 기법으로 사용된다. EKF와 UKF, 두 필터의 상대 자세 및 상대 위치 추정 성능을 비교한다. Target Satellite과 Chaser Satellite에 장착되는 PSD 센서와 적외선 비콘 모듈의 개수와 상대항법기법의 변화에 따른 수치 시뮬레이션을 수행하여 성능 변화를 확인하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권2호
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• pp.165-198
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• 2023

2021년 국제 우주감시학회(AMOS)에 발표된 논문에 따르면, 저궤도 우주공간의 우주물체 간 충돌가능성은 작동중인 위성이 아니라 발사체 상단, 폐위성 등 우주 쓰레기에 의한 충돌확률이 높고, 우주교통관제(space traffic management)를 통해 그 충돌 가능성을 줄일 것을 제안하고 있다. 이러한 배경에 최근 우주공간에 위성 등 우주물체의 급속한 증가로 우주 쓰레기(debris) 문제가 국제적인 주요 도전과제로 부각되고 있고, 이에 지난 2022년 9월 뉴욕에서 열린 유엔총회에 한국을 포함한 유엔 회원국들이 수직발사식 위성요격미사일(anti-satellite, ASAT) 실험을 실시하지 않도록 하는 결의안 채택을 통해 전세계 8개국(23년 6월 기준 13개국)이 ASAT 실험을 실시하지 않기로 했다. 또한, 우주 쓰레기를 줄이기 위한 방안이 민간 분야에서 활발히 연구되고 있는데, 이러한 우주 쓰레기 상용서비스는 필요시 군사적으로도 사용이 가능할 것으로 판단된다. 이에 우주 쓰레기 제거기술 현황, 우주위협 평가 및 궤도 상 랑데부 및 근접기동작전 사례에 대해 알아보고, 우주 강국의 우주 쓰레기 제거기술을 활용한 우주무기 개발 개연성에 대해 고찰하겠다. 그리고 미래 우주전장을 대비하기 위한 우주기동전(space maneuver warfare) 이해를 통해 새로운 우주추진체계의 개발 필요성에 대해 제언하고자 한다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권2호
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• pp.101-117
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• 2023

우주상에 존재하는 우주물체에 접근하여 궤도상에서 제거하는 능동 제거 기술(active debris removal, ADR)과 연료 충전, 배터리 교환 등의 위성의 수명연장을 위한 기술인 궤도상 서비싱(on-orbit servicing)은 우주물체의 증가와 함께 그 관심이 커지고 있다. 인공위성연구소에서는 국내에서 발사되었던 국가 자산 중 임무가 종료된 후 궤도상에서 여전히 우주를 돌고 있는 국가 우주자산을 포획 및 제거하는 목적의 위성을 개발하기 위한 연구를 수행 중에 있다. ADR 소형위성은 지금껏 국내에서 개발되었던 지구 및 우주환경 관측 위성과 다르게 랑데부/도킹 기술 등을 포함한 우주 탐사 임무 등 미래 임무에 요구되는 기술을 구현 및 실증하는 것을 주요 임무로 가지고 있다. 본 논문에서는 여러 국가 우주자산들 중 1990년대에 발사된 우리별 위성의 포획 및 제거 임무를 갖고 있는 ADR 소형위성의 궤도 전이 방법에 대해서 소개한다. 소형 위성은 무게가 약 200 kg 이하가 되도록 개발을 수행할 예정이고, 2027년 한국형 발사체를 통해 궤도상에 투입되는 상황을 가정하여 임무를 설계했다. 특히, 지구의 J2 섭동력을 이용해서 목표물과 다른 RAAN 일변화를 만들어 줌으로써, 목표물로의 궤도면 변경을 직접 천이 방식과 비교하여 더 적은 연료를 이용하는 전략을 구성하였다. 이 방법을 이용하여 소형위성급 무게의 위성으로 우주쓰레기 제거 임무를 가능하게 하며, 뉴스페이스 시대에 새로운 형태의 우주탐사를 수행하는 기술 검증 플랫폼이 될 것으로 기대한다.

• 천문학회보
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• 제46권2호
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• pp.58.1-59
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• 2021

Exploration of asteroids' internal structure is essential for understanding their evolutional history. It also provides a fundamental information about the history of coalescence and collision of the solar system. Among several models of the internal structures, the rubble-pile model, confirmed by the near-Earth asteroid (25143) Itokawa by Hayabusa mission [1], is now widely regarded as the most common to asteroids with size ranging from 200 m to 10 km [2]. On the contrary, monolithic and core-mantle structures are also possible for small asteroids [3]. It is, however, still challenging to look through the interior of a target object using remote-sensing devices. In this presentation, we introduce our ongoing research conducted at Seoul National and propose an idea to infer the internal structure of Apophis using available instruments. Itokawa's research provides an important benchmark for Apophis exploration because both asteroids have similar size and composition [4][5]. We have conducted research on Itokawa's evolution in terms of collision and space weathering. Space weathering is the surface alteration process caused by solar wind implantation and micrometeorite bombardment [6]. Meanwhile, resurfacing via a collision acts as a counter-process of space weathering by exposing fresh materials under the matured layer and lower the overall degree of space weathering. Therefore, the balance of these two processes determine the space weathering degrees of the asteroid. We focus on the impact evidence on the boulder surface and found that space weathering progresses in only 100-10,000 years and modifies the surface optical properties (Jin & Ishiguro, KAS 2020 Fall Meeting). It is important to note that the timescale is significantly shorter than the Itokawa's age, suggesting that the asteroid can be totally processed by space weathering. Accordingly, our result triggers a further discussion about why Itokawa indicates a moderately fresh spectrum (Sq-type denotes less matured than S-type). For example, Itokawa's smooth terrains show a weaker degree of space weathering than other S-type asteroids [7]. We conjecture that the global seismic shaking caused by collisions with >1 mm-sized interplanetary dust particles induces granular convection, which hinders the progression of space weathering [8]. Note that the efficiency of seismic wave propagation is strongly dependent on the internal structure of the asteroid. Finally, we consider possible approaches to investigate Apophis's internal structure. The first idea is studying the space weathering age, as conducted for Itokawa. If Apophis indicates a younger age, the internal structure would have more voids [9]. In addition, the 2029 close encounter with Earth provides a rare natural opportunity to witness the contrast between before and after the event. If the asteroid exhibits a slight change in shape and space weathering degree, one can determine the physical structure of the internal materials (e.g., rubble-pile monolithic, thick or thin regolith layer, the cohesion of the materials). We will also consider a possible science using a seismometer.

• 천문학회보
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• 제46권2호
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• pp.57.4-58
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• 2021

Asteroids have undergone various processes such as impacts, space weathering, and thermal evolution. Because they expose their surfaces to space without atmosphere, these evolutional processes have been recorded directly on their surfaces. The remote-sensing observations have been conducted to reveal these evolutional histories of the target asteroids. For example, crater and boulder distributions are unambiguous evidence for past nondestructive impacts with other celestial bodies. Multiband and spectroscopic observations have revealed space-weathering history (as well as compositions). Whereas most physical quantities have been examined intensively using spacecraft and telescopes, only a little has been studied on "the grain size". It is one of the fundamental physical quantities for diagnosing the collisional and thermal history of asteroids. Our group has conducted polarimetric research of asteroids (as well as Moon [1]) to determine the particle size and further investigate the evolutional histories of target asteroids [2],[3]. For example, the existence of regolith on an S-type asteroid, Toutatis, was suggested almost twenty years before space exploration [4]. Moreover, we reported that near-Sun asteroids indicate a signature of submillimeter grains, which could be created by a thermal sintering process by solar radiation [5]. However, it is important to note that in-situ polarimetry has not been reported on the asteroid surface, although the Korean Lunar Exploration Program aims to do polarimetry on the lunar surface [6]. Therefore, it is expected that the polarizer mounted on the Korean Apophis spacecraft can make the first estimate of the grain size and its regional variation over the Apophis surface. In this presentation, we outline research of S-type asteroid surfaces through remote-sensing observations and consider the role of polarimetry. Based on this review, we consider the purpose, potentiality, and strategy of the polarimetry using the onboard device for the Apophis spacecraft. We will report a possible polarization phase curve of Apophis estimated from ordinary chondrites and past observational data of S-type asteroids, taking account of the space weathering effect. Based on this estimation, we will consider the strategy of how to determine the particle size (and space weathering degree) of the Apophis surface. We will also mention the detectability of dust hovering on the surface.

• 심성연구
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• 제27권1_2호
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• pp.1-27
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• 2012

이 논문의 목적은 한국 민담에서 대극의 합일(coniunctio oppositorum, Vereinigung der Gegensötze), 신성혼(hieros gamos, göttliche Hochzeit) 주제를 다루어보는 것이다. 한국 민담 <구렁덩덩 신 선비>는 동물형상의 배우자를 맞이하는 민담 중의 하나이다. 특히 여성주인공이 남성의 동물 배우자를 맞이하는 민담이다. 이 민담은 아플레이우스(Apuleius)가 소개한 그리스 민담 <아모르와 프쉬케>와 그림 형제 모음 민담 <노래하며 날아오르는 종달새>와 비교할 수 있다. 민담에 등장하는 동물들은 신성(神性)과 통한다. 동물들은 본능에 충실한 삶을 살기 때문에, 종(種)의 집단무의식의 법칙성을 고스란히 실현하고 있다. 1) 동물성은 자아중심적 태도가 배제되어 있어서 인간 이하의 본능적 측면뿐 아니라, 인간성을 초월한 신성도 함께 나타낸다. 민담에서 주인공이 동물이 되는 경우 개별적으로 지나치게 강조된 일방적 의식의 태도를 교정하고, 보편적 인간성을 획득할 기회가 된다. 동물이 되어 지내는 동안 주인공은 자연계의 다른 생명체의 의미와 가치를 알아차릴 수 있는 경험을 하기 때문에, 신이한 자연의 지혜를 획득하게 된다. 결국 동물 형상은 상징적으로 집단적, 보편적 삶의 가치를 실현하는 존재이므로, 자아의식에 치유적으로 작용하고, 전체성에 이르도록 기여한다. 민담의 동물 형상들은 모두 무의식의 보상적 내용을 반영하고 있다. 동물의 형상으로 등장하는 무의식의 내용들은 자아의식에 수용되기 어려운 본능적 충동으로 이해될 것이기 때문에 그 자체 의식에 대극적이다. 민담에서 다루는 대극의 합일은 자아의식에 의하여 어떻게 무의식적 정신이 수용되고 이해될 것인가를 보여주는 것으로 이루어진다. 그렇지만 주인공이 동물이 되는 것은 물론이고, 동물 배우자를 만나게 되는 것도 심한 의식 수준의 저하를 가져오는 심적 사건이다. 동물이었던 주인공이 인간성을 회복하는 것이나, 동물 배우자를 인간으로 변환하게 하는 일은 모두 의식 수준을 회복하는 작업에 해당한다. 동물에서 인간성의 회복이나 인간 수준으로 끌어올리게 될 때, 무의식의 보상적 내용이 의식의 삶에 반영될 수 있다. 민담 <구렁덩덩 신 선비>는 남성 배우자가 구렁이 형상을 하고 있다. 여성주인공이 구렁이를 신랑으로 맞이하여 혼인을 함으로써, 구렁이의 허물을 벗게 한다. 그리고 여러 시련을 겪어내고, 어려운 과제를 완수함으로써 진정한 남녀의 만남을 성공적으로 실현한다. 결과적으로 여성주인공이 신성을 획득하는 것이고, 동물 배우자와의 결합은 신성혼을 의미한다. 우리는 이 민담을 통하여 여성의 자아의식이 무의식과 관계하여 어떻게 대극의 합일 및 전(全)인격적 실현을 하는지를 살펴볼 수 있다.