협력적 국방우주개발 연구

이상민(Sangmin Lee) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

세계는 민간주도의 우주개발인 뉴스페이스 시대로 이미 접어들었다. 2023년 5월 누리호발사에 성공하면서 한국형 뉴스페이스시대로의 진입은 더욱 가속화될 것으로 기대되고 있다. 한국형 뉴스페이스를 정의하고 빠르게 따라잡는 추진전략(fast follower)을 수립하고, 뉴스페이스 이후(Beyond New Space)시대를 미리 준비하여 선도하는 추진전략(first mover)을 마련할 필요가 있다. 본 논문에서는 글로벌 우주경쟁의 가속화, 북핵위협의 고도화, 국방과 민간 우주개발의 경계 모호라는 관점에서 위협평가 및 현실태를 분석하고, 국방우주력을 효율적으로 발전시키기 위해 국방우주개발의 정책과 전략을 구상함으로써 국방과 민간의 선순환 구조형성(민관군 우주개발협력체계 구축)을 통한 국가우주개발의 방향을 제시하고 있다. 재사용 우주발사체 개발로 규모의 경제를 실현하고, 해상우주발사체계의 확보로 속도의 경제를 추구하며, 민관군 협력으로 범위의 경제를 달성할 필요가 있다. 본고에서는 Fast Follower 전략으로서 한국형 뉴스페이스시대의 우주개발 3축전략을 제시하고, First Mover 전략으로서 지속가능한 우주개발에 필수적인 우주쓰레기 문제에 대한 핵심기술 확보를 제안하고 있다. The world has already entered the era of new space, a private-led space developer. With the successful launch of the Nuri(KSLV) in May 2023, it is expected that the entry into the Korean-style new space era will accele rate further. It is necessary to define a Korean-style new space and establish a fast follower to quickly catch up, and prepare a first mover to prepare in advance for the Beyond New Space era. This paper presents the direction of national space development through the formation of a virtuous cycle of defense and private space development by analyzing threat evaluation and reality from the perspective of accelerating global space competition, upgrading North Korea's nuclear threat, and blurring the boundaries between defense and private space. It is necessary to realize an economy of scale by developing reusable space launch vehicles, pursue an economy of speed by securing a maritime space launch system, and achieve an economy of scope through public-private-military cooperation.

우주 군사화 시대에 따른 우주억제력 개념 설정 및 강화 방안

김광진(Kwangjin Kim) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

1991년 걸프전쟁 이래 본격화된 우주의 군사화는 우주 자산을 직간접적으로 직접 공격할 수 있는 우주 무기체계의 고도화도 동반하고 있기 때문에, 오늘날 우주의 위성들은 실제적인 공격 위협 앞에 놓여지게 되었다. 이와 같은 현실에서 우주 자산들에 대한 공격에 대비하기 위해서는 핵억제 이론을 차용한 우주 억제개념을 적용할 필요가 있다. 우주 억제 개념은 핵억제 이론에서의 보복과 거부 논리도 포함하지만, 우주 환경 특성상 위성들이 스스로를 방어할 능력이 부족하고 공격의 원점을 인지하기 어렵다는 문제에 대해서도 대안을 제시해야만 한다. 이때 우주 자산의 손실을 복원하는 회복탄력성 능력과 우주에서의 공격 증거를 채집하는 우주 감시능력은 우주억제력을 강화하는데 기여한다. 그리고 우주에서의 회복탄력성과 감시 능력은 군사우주력 뿐 아니라 상업 우주력에 의해서도 확충되어지므로, 우주의 군사화 시대 우주 억제력 강화를 위해서는 군사와 상업 우주력 간의 긴밀한 협업이 요구되어진다. Since 1991 Gulf War, the phenomenon of space militarization has been evolved with the development of space weapon system to attack space assets, and then current space satellites have been faced with real threat. So, it is necessary to adopt the concept of space deterrence based on nuclear deterrence logic in order to respond to this impending space threats. The concept of space deterrence using punishment and denial tools derived from the nuclear deterrence logic should be worked within the current challenge wherein space satellites are characterized as lack of the self-protection capability and the difficulty to find origin of attack. In this context, resilience capability to recover damages of space assets and surveillance situation awareness capability to observe aggressive actions in space would contribute to the enhancement of space deterrence. Also, those two types of capabilities are based on both military and commercial space powers thereby requiring the close collaboration among various categories of space power to enhance space deterrence in the era of space militarization.

군사표적 식별을 위한 위성 SAR 영상의 활용

유지희(Jihee Yoo),박지훈(Jihoon Park),배민지(Minji Bae),최현주(Hyunjoo Choi),서인호(Inho Seo),김경근(Kyeongkeun Kim) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

본 논문에서는 위성에 탑재되는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 센서의 군사적 관점에서의 활용에 대해 설명하고 정찰위성에서 수집하는 SAR 영상을 이용하여 관심 군사표적을 자동으로 탐지하고 식별함으로써 우리 군의 작전능력 향상에 기여할 수 있는 방법에 대해 기술한다. 센서 및 위성 관련 하드웨어 기술이 발전함에 따라 SAR 영상의 품질 및 획득 주기가 향상되고 있는데 이러한 고해상도 SAR 영상을 최대한 활용하기 위해서 필요한 표적 시뮬레이션 기술, 데이터베이스 구축 및 여러 센서들로부터 획득되는 데이터의 운용방안에 대해 제시한다. The paper explains the military use of SAR(Synthetic Aperture Radar) sensors mounted on satellites from a military point of view and describes how to contribute to the improvement of our military’s operational capabilities by automatically detecting and recognizing military targets of interest using SAR images collected from reconnaissance satellites. As sensor- and satellite-related hardware technologies develop, the quality and acquisition cycle of SAR images are improving. The database construction techniques involving the target simulation techniques are presented to make a good use of these high resolution SAR images and the need for a system is suggested which systematically archives, maintains and distributes a huge amount of data collected from various sensors.

우주 기반 적외선 감시 정찰을 위한 초소형 위성용 비축 반사 광학계 연구

박수종(Soojong Pak),장승혁(Seunghyuk Chang),이대희(Daehee Lee) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

최근 우주 기반 감시 정찰을 위한 다양한 방법이 시도되고 있다. 초소형 위성은 광학계 구경에 한계가 있어 중대형 위성에 비해 광학 해상도가 떨어지나 다수의 위성을 운용함으로써 광시야를 확보할 수 있고 재방문 주기를 단축할 수 있다. 본 연구에서는 f수 (초점거리/구경)가 작으면서 구경 대비 최적의 해상도를 갖는 초소형 위성 탑재용 적외선 망원경의 기술적 타당성을 검토했다. 일반적인 축대칭 반사 광학계는 부경에 의한 중앙 차폐 현상이 있어서 광학 해상도를 높이는 데 한계가 있다. 본 논문에서는 선형비점수차가 제거되는 혁신적인 동초점 비축 반사 이론을 적용하여 적외선 우주 관측에 최적화된 2-반사경 시스템과 3-반사경 시스템 망원경 시험 모델의 설계 및 성능 평가 결과를 보여준다. There are various methods for space-based surveillance and reconnaissance. While a small telescope onboard a CubeSat has limited optical resolution, satellite formation flying can maximize the surveillance area and the observation frequency. In this paper, we review the technical feasibility of the optics whose f-number (focal length to aperture size ratio) is small enough for a diffraction-limited infrared observation and whose size is compact enough for onboarding the CubeSat. A typical on-axis reflective optical system has limited optical resolution due to central obstruction caused by a secondary mirror. To overcome this problem, we apply an innovative confocal off-axis reflective theory that eliminates linear astigmatism aberration. We present the design and the test results of the prototype models for the 2-mirror and the 3-mirror confocal off-axis telescopes optimized for space-based infrared observations.

조기경보위성체계의 선진사례 분석과 군사적 효용성 및 민간분야 활용성

김성표(Seongpyo Kim),강봉주(Bongju Gang),김인수(Insu Kim),유이주(Yiju You),심홍철(Hongchul Sim),임현진(Hyunjin Lim) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

미사일 방어는 국방의 중요한 과업이자 영원한 숙제이다. BM, CM 등 기존의 위협에 더하여 KN-23, SLBM, 극초음속 미사일 등 새롭게 고도화된 위협이 증대되고 있다. 그러나 지상기반 센서만으로는 이러한 위협에 대한 대응이 제한적일 수 있다. 따라서 이를 극복할 수 있는 대안으로 적 미사일 발사의 상시감시/조기탐지 및 미사일 궤적의 추적이 가능한 우주기반 센서체계를 고려할 수 있다. 본 논문에서는 우주기반 센서체계의 하나인 조기경보위성의 개념과 선진사례를 분석하고 종심이 짧은 한반도 환경에서 조기경보위성을 운용함으로써 얻을 수 있는 군사적 효용성과 민간분야 활용성을 제시하고 이 체계의 획득 필요성을 강조하였다. Missile Defense is an important task and an eternal task for national defense. In addition to existing threats such as BM and CM, newly advanced threats such as KN-23, SLBM, and hypersonic missiles are increasing. However, ground-based sensors alone may have limited responses to these threats. Therefore, as an alternative to overcome this limitation, a space-based sensor system capable of always monitoring/early detecting enemy missile launches and tracking missile trajectories can be considered. This paper analyzed the concept and advanced cases of early warning satellites, one of the space-based sensor systems, presented military utility and civilian applicability obtained by operating early warning satellites in a short-distanced Korean Peninsula environment, and emphasized the need to acquire this system.

우주강국 도약을 위한 해상발사체계 효용성 고찰

임종수(Chongsu Lim),배학영(Hackyoung Bae),김주형(Juhyung Kim) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

우리나라 나로우주센터는 지리적으로 중위도에 위치하고 있고, 주변국에 둘러싸여 있어 우주발사체 발사방위가 크게 제한받는다. 본 논문에서는 이러한 지형적인 문제점을 극복하는 방안으로 해상발사체계의 유용성을 주장하였다. 해상발사체계는 탑재 중량을 증가시킬 수 있는 동향발사가 가능하고, 발사 실패로 인한 2차 피해를 감소시킬 수 있으며, 폭증하고 있는 국내외 위성 발사 수요를 감당할 수 있는 시대에 걸맞은 매력적인 옵션이다. 그동안 새로운 발사장과 발사체계의 필요성에 대한 논의는 많았지만, 구체적인 대안으로 해상발사체계의 가능성에 대해 의견을 제시한 논문은 찾아보기 힘들다. 아직 국내에서는 제대로 논의가 이루어지지 않은 해상발사체계에 대해 담론을 제기하는 만큼, 구체적인 구현방법과 사업화 전략에 대한 논의에는 한계가 있지만, 이 논문으로 말미암아 앞으로 해상발사체계에 대한 구체적이고 활발한 연구가 진행되기를 기대한다. Korea's Naro Space Center is located in mid-latitude and is surrounded by neighboring countries, so the launc h direction is greatly restricted. In this paper, the usefulness of the maritime launch system was argued as a way to overcome this problem. It is expected that the use of maritime launch systems will enable the launch to increase payload, reduce secondary damage due to possible failure, and meet the rapidly increasing demand for satellite launches from domestic and international companies. Although there have been many discussions o n the need for a new launch site and launch system, it is difficult to find a paper that presents an opinion o n the possibility of a maritime launch system as a specific alternative. As we are raising a discourse on the maritime launch system, which has not yet been properly discussed in Korea, there are limitations in discussin g specific implementation methods and commercialization strategies. However, It is hoped that this paper will lead to detailed and active research on marine launch systems in the future.

혼합정수선형계획법을 이용한 지구관측위성의 촬영 임무 계획 모델링 연구

이기문(Kimoon Lee),김동진(Dongjin Kim),정대원(Daewon Chung),이선호(Seonho Lee) 한국국방우주학회 2023 한국국방우주학회지 Vol.1 No.1

연구의 목적은 지구관측위성의 촬영 임무 계획 문제를 효과적으로 모델링하는 방법을 연구하는 것이다. 이를 위해 혼합정수선형계획법을 이용하여 위성의 촬영 임무 문제를 모델링하였으며, 그 과정에서 정의한 의사결정변수, 목적함수, 그리고 여러 제약조건들을 구체적으로 설명하였다. 모델링 검증을 위해 본 연구팀에서 개발한 수정된 동적계획법을 이용하여 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 테스트 시나리오별 임무 계획결과를 도출하였고, 그 결과 위성의 촬영 임무 문제가 혼합정수선형계획법을 통해 효과적으로 모델링되었음을 입증하였다. The study aims to investigate effective methods for modeling the imaging mission planning problems for Earth observation satellites. To achieve this, we model the satellite imaging mission problem using Mixed-Integer Linear Programming(MILP) and provide a detailed explanation of the decision variable, objective function, and various constraints defined in the process. Numerical simulations for validating the proposed model are conducted using a modified dynamic programming algorithm. The mission planning results for various test scenarios are derived, and the analysis results demonstrate that the satellite imaging mission problem is effectively modeled through MILP.