초소형 SAR 위성을 활용한 수체면적 추출: 대청댐 유역 대상

박종수 ( Jongsoo Park ),강기묵 ( Ki-mook Kang ),황의호 ( Eui-ho Hwang ) 한국지리정보학회 2021 한국지리정보학회지 Vol.24 No.4

수자원 관리와 수재해 피해 분석 및 예측 등을 위해 원격탐사를 활용한 수체면적을 추정하는 것은 매우 필수적이다. 위성을 활용한 수체탐지는 주로 광학 및 영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 센서를 탑재한 대형(무게 1,000kg 이상) 위성을 중심으로 수행되어왔다. 그러나 긴 재방문주기(repeat cycle)로 인해 재난/재해 시 적시 활용이 불가능한 한계가 존재한다. 최근 초소형위성(무게 100kg 미만) 개발이 활발히 이루어짐에 따라 기존 대형위성 중심의 시간해상도 한계를 극복할 수 있는 계기가 되었다. 현재 활발히 운용중인 초소형 SAR 위성은 핀란드의 ICEYE와 미국의 Capella 위성으로, 지구관측을 목적으로 군집(constellation) 형태로 운용되고 있다. 군집화 운용으로 인해 짧은 재방문주기(현재 0.8회/1일) 및 고해상도(Spot(0.5m))를 가지며, SAR 센서 탑재로 기상 및 주야 무관하게 관측이 가능한 장점이 있다. 본 연구에서는 초소형위성의 운영 현황 및 특징에 대해서 기술하였으며, 초소형 SAR 위성 영상에 최적화된 수체면적 추정기술을 한반도 대청댐 유역에 적용해 보았다. 또한 광학 위성인 Sentinel-2 위성으로부터 생성된 수체를 참조값(reference)으로 하여 초소형위성 2기와 대형위성인 Sentinel-1위성과의 면적, 상관성 분석을 수행하였다. Capella 위성의 경우 가장 적은 면적의 차를 보였으며, 세 영상 모두 높은 상관관계를 나타냄을 확인하였다. 본 연구의 결과를 통해 초소형 SAR 위성의 낮은 NESZ(Noise Equivalent Sigma Zero)에도 불구하고 수체면적 추정이 가능함을 확인하였으며, 기존 대형 SAR 위성을 활용한 수자원/수재해 감시 활용의 한계를 극복할 수 있을 것으로 사료된다. It is very essential to estimate the water body area using remote exploration for water resource management, analysis and prediction of water disaster damage. Hydrophysical detection using satellites has been mainly performed on large satellites equipped with optical and SAR sensors. However, due to the long repeat cycle, there is a limitation that timely utilization is impossible in the event of a disaster/disaster. With the recent active development of Micro satellites, it has served as an opportunity to overcome the limitations of time resolution centered on existing large satellites. The Micro satellites currently in active operation are ICEYE in Finland and Capella satellites in the United States, and are operated in the form of clusters for earth observation purposes. Due to clustering operation, it has a short revisit cycle and high resolution and has the advantage of being able to observe regardless of weather or day and night with the SAR sensor mounted. In this study, the operation status and characteristics of micro satellites were described, and the water area estimation technology optimized for micro SAR satellite images was applied to the Daecheong Dam basin on the Korean Peninsula. In addition, accuracy verification was performed based on the reference value of the water generated from the optical satellite Sentinel-2 satellite as a reference. In the case of the Capella satellite, the smallest difference in area was shown, and it was confirmed that all three images showed high correlation. Through the results of this study, it was confirmed that despite the low NESZ of Micro satellites, it is possible to estimate the water area, and it is believed that the limitations of water resource/water disaster monitoring using existing large SAR satellites can be overcome.

나노/초소형위성 산업 동향과 개발 현황

윤용식(Yoon, Yong-Sik),민경주(Min, Kyung-Joo) 한국항공우주연구원 2016 항공우주산업기술동향 Vol.14 No.1

인공위성은 크기와 무게에 따라 대형위성, 중형위성, 소형위성으로 분류되어 왔다. 그러나 전자·전기 부품과 광학 부품의 고집적화됨에 따라 소형위성은 다시 소형위성, 초소형위성, 나노위성, 피코위성 그리고 펨토 위성 등으로 세분화되고 있다. 비록 위성의 크기와 무게가 작아진다고 하더라도 그 기능은 오히려 더 향상되고 있는 실정이다. 이에 따라 제작 단가도 낮아져 정부에서 주도하던 소형 인공위성 사업을 기업체에서 적극적으로 참여하여 수행하고 있다. 본 논문에서는 나노/초소형위성의 분류와 산업 동향 그리고 국내·외 개발 현황에 대하여 기술하였다. Satellite has been classified as a large satellite, medium satellite and small satellite depending on size and weight. However, due to the high integration of electrical & electronic parts and optical parts, the small satellite is divided into small satellite, micro-satellite, nano-satellite, pico-satellite and pemto-satellite. Although even if the size and weight of the satellite decrease, its function is improved and the product costs are lower, too. Many private companies are joining in the small satellite project which is led by the government. This paper describes the classification and the industry trends of nano/mocro-satellite and its development status of domestic and foreign countries.

초소형위성 신뢰성 연구 동향 및 보증 방안

유승우(Yoo, Seung-woo),김필수(Kim, Philsoo) 한국항공우주연구원 2021 항공우주산업기술동향 Vol.19 No.2

우주시스템 개발과정에서 신뢰성은 중요한 성과지표로 인식하여 개발 초기단계에서부터 신뢰성 목표를 설정하고 단계별로 이를 충족하는지 평가하며, 궤도상에서 결함이나 고장으로 인해 발생 가능한 위험을 사전에 식별하여 리스크를 제거 또는 최소화하기 위한 설계 검토, 제품에 대한 검사 및 분석, 시험평가 등의 신뢰성 보증 활동을 수행한다. 본 논문에서는 초소형위성에 대한 분류 기준, 초소형위성을 포함한 위성시스템의 신뢰성 수준과 국내외 관련 연구 동향을 살펴보고, 리스크 허용 수준에 따른 초소형위성의 신뢰성 보증 방안을 제시하였다. 마지막으로 국내 초소형위성 기술발전과 새로운 우주산업 분야 시장 개척을 위해 초소형위성 개발 활성화 전략을 살펴보았다. Reliability has been recognized as a performance index for space systems, and probable hazards of on-orbit failures are carefully sought to identify and eliminate the risks through various activities such as design review, inspection, test and evaluation before launch. In this paper, we review the criteria for classifying satellites according to their mass, shape and mission type, and we investigate the reliability analysis trends for each type of satellite. Lastly, we discuss the considerations for reliability management of micro/nano satellites and present reliability improvement plans and support strategies for industrial development of micro/nano satellites.

초소형 위성군 궤도배치 전략 분석

송영범,신진영,박상영,전수빈,송성찬 항공우주시스템공학회 2022 항공우주시스템공학회지 Vol.16 No.2

초소형위성에 대한 관심이 증가함에 따라 초소형위성군의 성능과 활용도뿐 아니라 위성군의 궤도설계, 궤도배치 기법에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 본 연구에서는 초소형 위성을 활용한 워커-델타 위성군을 구축하기 위한 궤도배치 기법으로 추력을 이용한 기법과 차등 대기항력 제어 (DADC)를 연구하였다. 추력을 이용할 시, 발사체에 대한 위성의 분리속도와 각도에 따라 궤도배치에 소요되는 시간과 추력량이 달라진다. 초소형위성의 추력시스템 성능을 참고하여 제한된 성능으로 궤도배치를 완료하기 위한 제어전략을 제시하였다. 결과적으로 궤도배치 기간과 총 추력량의 관계를 도출하였다. 차등 대기항력을 이용하면 추력을 소모하지 않는 대신 상대적으로 긴 배치기간을 소요한다. 소프트웨어 시뮬레이션을 통해 일반적인 초소형위성군의 궤도에서 차등 대기항력으로 궤도배치를 완료할 수 있음을 검증하였다. 본 연구 결과를 활용하면 초소형위성군의 궤도배치에 전략을 수립하고 활용할 수 있을 것이다.

초소형 인공위성에서의 분리체를 활용한 BASTSAT 설계 및 제작, 임무 수행 분석

정대호,유정우,김동빈,조민성 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

1998년 스탠퍼드대학의 로버트 트윅(Robert Twiggs) 교수에 의해 제안된 교육용 위성모사 프로그램이 시작된 이후, 다양한 임무를 수행 할 수 있는 초소형위성들이 개발되었다. 소형 로켓이나 기구에 의해 임무고도에 도달한 초소형 위성은 수백 미터 상공에서 낙하하며 임무를 수행하게 된다. 초·중·고 및 대학생들의 인공위성 체계 이해 및 창의적 체험활동과 우주분야의 저변확대를 목표로 제 2 회 캔 위성 체험?경연대회가 개최되었다. 이 대회를 바탕으로 습득한 초소형 위성에 대한 이해와 확장임무 개발, 초소형위성인 BASTSAT 설계 및 제작 그리고 임무 수행 분석에 대한 내용을 이 논문에 담았다. Educational satellite replicating program that has been proposed by Professor Robert Twiggs in 1998 Stanford University since the start, Micro-satellite that is able to carry out a wide range of mission has been developed. For the purpose of expanding the horizons of space sector and creative hands-on activities and understanding of the satellite system of college students and elementary, middle and high, second satellite can experience Contest was held. We put in this paper, the development of the extended mission to understand and ultra-small satellite acquired on the basis of this tournament, BASTSAT design of Micro-satellite, the contents of the mission analysis and manufacturing.

초소형위성 운용 중 발생한 고장 경향 연구

이서윤(Seo-Yoon Lee),박근영(Guen-Young Park) 한국항공우주학회 2022 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2022 No.11

초소형 위성 CAN2SAT-1의 임무 설계 및 제작, 시험 결과 분석

이용민,이강훈,손준혁,황찬하,전소영 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

캔 위성은 실제 위성을 모사하는 초소형 위성이다. 과학로켓 또는 기구 등에 의해 상공 수백 미터고도에서 전개되어 주어진 임무를 수행하게 된다. 초ㆍ중ㆍ고 및 대학생들의 인공위성 체계 이해 및 창의적 체험활동과 우주분야의 저변확대를 목표로 제 1 회 캔 위성 체험ㆍ경연대회가 국내에서 처음으로 개최되었다. 이 논문은 캔 위성의 위치정보, 자세정보, 조도정보, 그리고 영상정보 획득 등의 기본임무와 착지 지지 구조물의 구현, 착지 충격량, 위성 내부 온도변화, 하강 중 상대습도 측정 등의 확장임무 수행을 목표로 설계된 초소형 위성 CAN2SAT-1 의 요구사항 분석과 제작 및 시험 결과 고찰에 관한 것으로, 일부 임무에 대해서 당초 정한 목표를 완수하지 못하였으나 전반적으로 대부분의 임무를 성공적으로 수행하였을 뿐만 아니라 대회 취지에 맞게 많은 것을 배우고 익힐 수 있는 기회가 되었다. CANSAT is a micro-satellite which can simulate overall performance of actual satellite. CANSAT is normally launched and deployed by amateur rocket or balloon from several hundred meters altitude and performs the planned missions during an entire flight. The 1st CANSAT competition has taken place for elementary, middle, high school and university students to participate in a creative activity and to enhance the interest in aerospace. In this paper, the requirements analysis, design, implementation and test results of CAN2SAT-1 are shown, which the mission objectives of CAN2SAT-1 are the receiving GPS, angular velocity, and light intensity data as fundamental missions and also the implementing mechanical structure for stable landing, and the measuring forces, temperature and relative humidity in CAN2SAT-1 as extended missions. Even some functions were not working properly it was meaningful opportunities for our team to understand a satellite and to experience implementing and launching CANSAT actually.

초소형 동력 장치

권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회지 Vol.12 No.1

Thanks to the breakthroughs in micro fabrication technology, numerous concepts of micro aerospace systems including micro aerial vehicle, nano satellite and micro robot have been proposed. In order to activate these mobile micro systems, high density power in a small scale power source is required. However, we still do not have micro power source that has energy density that can support these systems. In the present article, status of micro power sources are described and alternatives that have been derived from the past experience are proposed.

초소형 위성 CAN2SAT-2 임무설계 및 결과 분석

이용민,이강훈,손준혁,황찬하,전소영 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

인공위성 체계에 대한 이해를 증진시키고 실제 위성을 모사하여 캔위성을 직접 설계, 제작 및 시험하는 창의적인 과학체험 활동을 통해 우주기술을 직접적으로 체험하고 우주기술의 저변확대를 목표로 지난해에 이어 올해 제2회 캔 위성 체험·경연대회가 개최되었다. 이 논문은 캔 위성의 위치정보, 자세정보, 조도정보, 그리고 영상정보 획득 등의 기본임무와 지상 원격명령을 통한 캔위성 비행방향 제어 그리고 카메라 시야각 제어를 통한 확장 영상정보 획득 등의 확장임무 수행을 목표로 설계된 초소형 위성 CAN2SAT-2 의 요구사항 분석과 제작 및 시험 결과 고찰에 관한 것으로, 일부 임무에 대해서 당초 정한 목표를 일부 완수하지 못하였으나 전반적으로 대부분의 임무를 성공적으로 수행하였을 뿐만 아니라 대회 취지에 맞게 많은 것을 배우고 익힐 수 있는 기회가 되었다. The 2<SUP>nd</SUP> CANSAT competition has taken place for elementary, middle, high school and university students to participate in a creative activity, to enhance the understanding of satellite system and to have a chance to experience space technology by design, implementation, and test of Cansat. In this paper, the requirements analysis, design, implementation and test results of Cansat that is named CAN2SAT-2 are represented, which the mission objectives of CAN2SAT-2 are the receiving GPS, roll, pitch, yaw attitude information, angular velocity, and light intensity data as fundamental missions and also the flight direction control by ground telecommand and acquisition of panoramic images by controlling the observation angle of on-board camera as extended missions. Even some controls were not working perfectly it was still very meaningful opportunities for our team to experience implementing and launching of Cansat as well as to understand an overall satellite system.

초소형위성 다중탑재시스템 기술 동향 및 국산화 계획

탁경모(Gyungmo Tahk),최상현(Sang-Hyeon Choi),임석희(Seokhee Lim),이기주(Keejoo Lee),박재성(Jaesung Park) 한국항공우주학회 2020 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2020 No.11