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3U 큐브위성 표준 플랫폼에 기반한 한누리 5호 개발 및 검증
송수아(Sua Song),이수연(Soo-Yeon Lee),김홍래(Hong-Rae Kim),장영근(Young-Keun Chang) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.8
본 연구에서는 3U 큐브위성의 표준 플랫폼을 기반으로 한누리 5호 위성을 개발하고 이를 검증하였다. 표준 플랫폼의 기계시스템 설계에서는 초소형 부품 및 서브시스템 기능/성능을 초소형 PCB에 집적 및 소형화하도록 하고, 다양한 탑재체를 수용하도록 전기적 능력을 극대화한다. 한누리 5호는 지구저궤도(LEO)에서 운용하는 3U 크기의 큐브위성으로 적외선 카메라를 이용한 지구관측임무와 가이거뮬러 튜브로 우주방사선 측정을 하는 과학임무를 수행한다. 또한, 자체 개발한 소형 가변속제어모멘트자이로(VSCMG)와 퍼지로직 기반의 MPPT (Maximum Power Point Tracking) 등의 부품(장치)들에 대한 기술검증도 포함한다. 한누리 5호의 검증을 위해 한누리 5호 위성체계의 ETB 시험, 기능시험 및 인증(Qualification)과 인수(Acceptance) 수준의 환경시험을 수행하였고 이들 시험결과를 제시하였다. The major objective of this study is to develop and verify the KAUSAT-5 based on the modular 3U CubeSat standard platform. In the mechanical system design of a 3U standard platform, subsystem and micro equipment functions/performance should be integrated and miniaturized on micro-sized PCBs and electrical capability was maximized to accommodate multiple payloads. KAUSAT-5 is 3U-sized Cubesat which will be operated in Low Earth Orbit(LEO), which implements mainly two scientific missions; one is to observe the Earth through infrared camera and the other is to measure space radiation with a Geiger Muller tube. An additional mission is to verify the equipment(device) such as VSCMG and fuzzy logic-based MPPT internally developed. The results of ETB, qualification and acceptance level environmental tests were shown to verify standard platform and KAUSAT-5 Cubesat.
송수아(Sua Song),김홍래(Hongrae Kim),장영근(Young-Keun Chang) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.2
이동식미사일발사대(TEL)와 같은 시한성 긴급표적(TCT)에 대한 선제타격을 위해서는 관심지역(AoI)에서의 발사징후를 포착하는 탐지성능이 중요하다. 탐지성능의 극대화를 위해서는 재방문주기 및 시스템응답주기의 최소화를 위해 가능한 한 다수의 군집위성 전개가 필요하다. 본 연구에서는 6~48기의 소형 SAR 군집위성 전개 시 재방문주기와 응답주기의 특성을 분석하였다. 재방문주기는 북한의 전지역 및 특정지역에 대해 분석하였으며, 응답주기는 고정표적을 식별하는 [시나리오 1]과 이동표적을 탐지 및 식별하는 [시나리오 2]로 분류하여 분석을 수행하였다. 특히, [시나리오 2]의 TCT 탐지임무 운용에 대한 응답주기 분석은 특정 면적에 대한 관측 누적 커버리지의 최적화 분석을 통해 수행하였다. 그리고 탐지임무의 최적 성능을 위한 군집궤도 형상을 분석하였다. For a preemptive strike against a Time Critical Target(TCT), such as Transporter-Erector-Launcher(TEL), the detection capability of capturing launch signals in the Area of Interest(AoI) is important. In this study, the characteristics of the revisit time and the response time of 6~48 small SAR constellation satellites were analyzed. In particular, the revisit time was analyzed for all regions of North Korea and specific regions, and the response time was classified into [Scenario 1] to identify fixed targets and [Scenario 2] to detect and identify moving targets. In particular, the response time analysis for the TCT detection mission operation in [scenario 2] was performed through optimization analysis of observation cumulative coverage for a specific area. Finally, the configuration of constellation satellites for optimal performance of the detection mission was estimated.
ISR 임무를 위한 SAR 위성의 군집궤도 배치형상 설계
김홍래(Hongrae Kim),송수아(Sua Song),장영근(Young-Keun Chang) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.1
ISR(Intelligence, Surveillance and Reconnaissance) 임무를 위한 관측위성의 경우 임무 운용개념이 요구되는 동시에 특정 관심영역을 주기적으로 탐지 가능한지에 대한 임무 효용성 분석이 필요하다. 이를 위해서는 군집궤도 형상에 대한 최적설계가 수행되어야 한다. 본 논문에서는 위성군집 형성방법으로 Walker-Delta 방식을 적용하여 특정 관심영역을 탐지하기 위한 군집형상에 대한 분석을 수행하였다. 임무수행의 효용성을 평가하기 위해 재방문주기 성능을 핵심 요구조건으로 선정하였다. 본 연구에서는 4기 SAR(Synthetic Aperture Radar) 위성군집을 적용한 임무분석 과정을 보여주고, 요구조건을 만족시키는 궤도배치 형상결과를 제시하였다. 군집궤도의 성능지수 분석은 개발된 분석 알고리즘을 기반으로 수행하였으며, ISR 임무를 위한 군집궤도 형상은 한 궤도면에 한 기의 위성이 배치되는 4개 궤도면의 형상이 적합한 것으로 분석되었다. For the Earth observation satellite for ISR mission, a satellite constellation can be utilized to observe a specific area periodically and ultimately increase the effectiveness of the mission. The Walker-Delta method was applied to design constellation orbits with four satellites, which could detect abnormal activities in AoI(Area of Interest). To evaluate the effectiveness of the mission, a revisiting time was selected as a key requirement. This paper presents the mission analysis process for four SAR satellites constellation as well as the result of constellation configuration design to meet the requirements. Figure of Merits analysis was performed based on algorithm developed. Finally, it was confirmed that the constellation orbit with four different orbital planes is likely to be appropriate for ISR mission.
태양돛 시험용 큐브위성 CNUSAIL-1의 임무 및 시스템 개념설계
구소연(Soyeon Koo),김경훈(Gyeonghun Kim),유연아(Yeona Yoo),송수아(Sua Song),김성근(Sungkeun Kim),오복영(Bockyoung Oh),우범기(Beomki Woo),한창구(Chang-Gu Han),김승균(Seungkeun Kim),석진영(Jinyoung Suk),한상혁(Sanghyuck Han),최기혁(Gi-Hyu 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.7
CNUSAIL-1은 태양돛을 탑재한 3U크기의 큐브위성이다. 주 임무는 저궤도에서 태양돛을 전개하는 것이며, 추가적으로 태양돛 전개와 태양돛 운용에 따른 위성의 자세/궤도변화를 확인하는 임무를 수행한다. 이를 위해, 위성의 각 시스템은 위성의 동적 데이터와 태양돛 작동 사진을 수집하고 지상국으로 전송한다. 본 논문에서는 이와 같은 임무를 수행하는 CNUSAIL-1의 태양돛 임무를 소개하고 시스템 개념설계 결과를 나타낸다. 탑재체인 태양돛의 구동 및 운용 원리를 구현하고, 버스시스템을 자세제어계, 통신계, 전력계, 명령 및 데이터 처리계, 구조 및 열 제어계로 나누어 개념 설계를 수행한다. The CNUSAIL-1 project aims to develop and operate a 3U-sized cube satellite with solar sail mechanism. The primary mission is to successfully deploy the solar sail in a low earth orbit, and the secondary mission is to collect the scientific data for the effect of the solar sail deployment and operation on orbit maneuver and attitude change of the cube satellite. For this, the bus system will collect and transmit the dynamic data of the satellite and the visual images of the solar sail operation. This paper describes solar sail mission and conceptual design of CNUSAIL-1. The actuation/operation of the solar sail and the bus system are preliminarily designed in terms of attitude control system, communication system, electrical power system, command and data handling system, structure and thermal control system is designed.