100 MeV 양성자가속기를 활용한 SRAM SEE(Static Random Access Memory Single Event Effect) 시험 연구

Wooje Han,Eunhye Choi,Kyunghee Kim,Seong-Keun Jeong 한국우주과학회 2023 우주기술과 응용 Vol.3 No.4

본 연구는 국내 100 MeV 양성자가속기와 우주부품시험센터 우주전문시험시설기반을 활용하여 우주부품의우주 방사선환경 시험검증 기술을 개발하고자 한다. 우주개발의 진전에 따라 고도화된 위성의 임무는 위성의핵심부품인 메모리 등에 고집적 회로를 필수적으로 사용하고, 태양전지, 광학센서 및 opto-electronics 등부수 장치에 반도체 소자의 활용이 증가하고 있다. 특히, 전자부품을 우주에 적용하기 위해서는 우주환경 시험을 반드시 거쳐야 하며, 그 중 가장 중요한 것이 고 에너지 방사선환경에서의 우주부품시험이다. 따라서 이에 필요한 우주 방사선 환경 구현 시설을 갖추어 체계적인 시험절차를 수립할 필요가 있다. 한국산업기술시험원 우주부품시험센터는 메모리 부품에 대한 방사선 시험 장치를 제작하고 이를 이용한 메모리 방사선 영향평가 시험을 수행하였다. 경주양성자가속기에서 100 MeV 양성자를 활용하여 한국에서 활용가능한 수준의방사선 시험을 진행하였다. 이러한 시험을 통해 메모리 반도체에서 나타나는 single event upset을 관찰할수 있었다. 향후 해당 시험을 체계화하여 우주산업화에 기반을 마련하고자 한다. This study aims to develop technology for testing and verifying the space radiation environment of miniature space components using the facilities of the domestic 100 MeV proton accelerator and the Space Component Test Facility at the Space Testing Center. As advancements in space development progress, high-performance satellites increasingly rely on densely integrated circuits, particularly in core components components like memory. The application of semiconductor components in essential devices such as solar panels, optical sensors, and opto-electronics is also on the rise. To apply these technologies in space, it is imperative to undergo space environment testing, with the most critical aspect being the evaluation and testing of space components in high-energy radiation environments. Therefore, the Space Testing Center at the Korea testing laboratory has developed a radiation testing device for memory components and conducted radiation impact assessment tests using it. The investigation was carried out using 100 MeV protons at a low flux level achievable at the Gyeongju Proton Accelerator. Through these tests, single event upsets observed in memory semiconductor components were confirmed.

군 우주기상 지원을 위한 기반 연구

최호성,조경석,김연한,이재진,곽영실,황정아,최성환,조일현,박영득,오수연,조정원,이봉우,김봄시내 한국우주과학회 2009 한국우주과학회보 Vol.18 No.2

인류의 활동 무대가 우주공간으로 확대됨으로써 우주기상에 의한 피해를 최소화 할 수 있는 조치가 요구됨에 따라 우주기상에 대한 감시 및 예․경보 업무가 필요해 졌다. 미국은 이미 우주기상 감시와 예보의 필요성을 인식하고 해양대기청(NOAA), 미 공군(USAF), 항공우주국(NASA), 내무부(DOI), 에너지부(DOE), 과학재단(NSF)이 연합하여 1996년 국가우주기상 프로그램(National Space Weather Program)을 수립․추진하고 있다. 특히 정부연구 기관인 NOAA 산하 우주기상예보센터(Space Weather Prediction Center; SWPC)와 미 공군 기상국(AFWA)은 우주기상 자료 생산, 수집, 자료 센터 운용, 연구 지원 및 예․경보 업무를 공동으로 수행하고 있으며 관련 자료 및 정보의 교환 등 매우 밀접하게 상호협력하고 있다. 최근 정부는 과학기술 7대 중점투자 분야별 중점육성후보기술로서 우주감시체계개발기술을 포함한 국가과학기술기본계획(577전략)을 수립․발표하였으며, 대한민국 공군은 향후 우주군 창설을 목표로 우주전력 기반체계구축을 계획하고 있다. 국방부는 2012년 전시작전통제권 환수에 대비한 독자적인 작전지휘능력 확보가 필요한 상황이며, 미래의 한국군 독자적 네트웍 중심 전장(NCW: Network Central Warfare) 체계 구축을 위해서는 미 공군의 “우주기상작전센터”와 같은 우주기상 예․경보 체계 구축이 요구된다. 이 연구에서는 군의 독자적 우주작전능력 확보를 위한 우주기상 예․경보 체계 구축 방향을 제시하고자 사전기반 연구를 수행하였다. 그 내용으로 우주기상에 대한 개요 및 우주기상의 변화에 따른 국내외 영향을 조사하고 국내외 우주기상 예․경보 시스템을 소개하고자 한다. 또한, 미 공군의 우주기상 활용 상태를 점검하여 한국 공군을 위한 우주기상 예․경보 체계 구축 및 인력과 기술 확보에 대한 방안을 제시하고자 한다.

NORAD TLE 및 정밀 궤도정보를 이용한 운용위성-우주파편 간의 충돌 불확실성 해소 방안

최수진,정옥철,김해동,정대원,김학정 한국우주과학회 2009 한국우주과학회보 Vol.18 No.2

인류가 위성을 발사하기 시작하면서 수많은 우주파편이 발생하게 되었고 이로 인하여 우주파편 환경은 날이 갈수록 심각해지고 있다. 우주공간을 비행하는 우주물체는 분쇄된 파편, 임무 관련 파편, rocket body 그리고 운용위성으로 구분된다. U.S. Space Surveillance Network에 따르면 10cm 이상 크기를 갖는 물체는 현재 13,000개가 넘는다고 알려지고 있고 질량만 해도 6,000톤이 넘는다. 이런 우주파편 환경으로 인하여 우주파편 간의 충돌, 우주파편과 운용위성 간의 충돌 또는 운용위성 간의 충돌에 대한 우려가 꾸준히 제기되어왔고, 불행하게도 2009년 2월 10일 Iridium 33과 Cosmos 2251 위성이 고도 790km 부근에서 충돌하여 1,300여개의 우주파편이 발생했다. 또한 2007년에 중국이 고도 860km 부근에서 750kg에 해당하는 자국의 위성(FY-1C)을 미사일로 격추시킴에 따라 2500여개의 우주파편이 발생하여 저궤도의 우주파편 환경을 더욱 심각하게 만들고 있다. 운용위성과 우주파편과의 충돌 가능성을 분석하기 위해서는 우주파편 및 위성의 궤도정보를 알아야 한다. 이를 위해서 NORAD(North American Aerospace Defense Command)에서 제공하는 TLE(Two Line Element)가 주로 이용된다. 하지만 관측 및 궤도 결정 특성상 수 km의 오차를 포함하므로 궤도정보의 공분산이 크다는 단점이 있으므로 충돌 분석을 수행하는데 있어 한계가 있다. 이 논문은 충돌분석 수행에 있어 TLE 정보만을 이용한 경우뿐만 아니라 정밀궤도와 TLE를 동시에 이용한 경우를 비교함으로써 충돌 불확실성의 해소방안을 제시할 계획이다.

도약적 국가 우주력 발전을 선도할 제2 우주센터 구축 필요성 연구

박기태,Park, Ki-tae 한국우주과학회 2022 우주기술과 응용 Vol.2 No.2

미·중간 패권경쟁과 최근 미·러간 동유럽(우크라이나)에서의 군사적 경쟁에서 증명한 것처럼, 대부분의 안보 전문가들은 21세기 미국의 가장 큰 안보위협은 강대국간 경쟁의 복원이라고 평가하고 있다. 상기 강대국간 패권경쟁의 핵심수단은 군사력이며, 이러한 군사력 운용의 효율과 효과성을 극대화하는 수단은 단연 우주력(space power)이다. 이를 반영하듯 최근 미국과 중·러간 우주패권경쟁이 전(全) 분야로 확대되고 있다. 상기한 전략환경하에서 우리나라도 우주에서의 국익을 보호하고 국민의 생명과 재산을 보호하기 위해 도약적인 국가 우주력 발전이 필요하다. 우리나라는 2021년 6월 한·미 미사일 지침 해제 및 한국의 '아르테미스' 프로젝트 참가 결정을 계기로 도약적 우주력 발전을 위한 계기가 마련되었다. 반면, 한반도의 지정학적 위치의 제한으로 현(現) '나로' 우주센터에서 우주 발사체를 활용하여 우주자산을 궤도에 올려놓는 것은 많은 제한사항이 존재한다. 발사방향 제한, 충분한 안전공간확보 불가 및 지원시설 구축 제한 등 선진국 우주센터와 비교해 많은 제한사항이 존재한다. 본고에서는 현(現) '나로' 우주센터 입지조건을 선진국 우주센터와 비교하고 제한사항을 식별하고, 이를 상쇄할 수 있는 국내 후보지를 제시하는 데 있다.

우주선진국들의 우주과학 연구 현황과 한국의 전략

최기혁 한국우주과학회 2010 한국우주과학회보 Vol.19 No.1

미국, 유럽, 일본 등 우주개발 선진국들의 우주를 이용한 우주과학연구 현황을 파악하여 세계적인 우주과학 연구 현황과 추세를 파악하고, 이를 통해 우주를 이용한 한국의 우주과학 연구 전략을 도출한다. NASA, ESA, JAXA 등 우주선진국 우주기관들의 세계적인 우주과학연구 추세, 전략, 우주과학연구의 최전선 (Front Edge)이 무엇인지를 파악하고, 국내의 우주개발 예산, 산업과 안보에 필요한 전략기술, 우주과학계의 희망 등을 종합하여 우주를 이용한 최적의 우주과학 연구 분야를 도출한다.

국내 우주환경 자료 보유 현황: 태양·행성간 공간

오수연,이진이,한국우주과학회 태양우주환경분과,Oh, Suyeon,Lee, Jin-Yi,Division of Solar and Space Environment of KSSS, 한국우주과학회 2021 우주기술과 응용 Vol.1 No.2

한국우주과학회 태양우주환경분과에서 국내 연구소와 대학에서 운영 중인 태양 및 행성간의 자료를 지상관측기, 위성 및 모델에 대한 보유 및 활용에 대한 조사를 실시하였다. 조사 결과를 바탕으로 각 자료에 대한 이해와 활용도를 높이고, 분야 간 융합 연구 기회를 모색하고자 본 논문에서 태양 및 행성간 분야의 관측 자료와 모델을 소개하고자 한다. 투자가 많이 필요한 지상 관측기 및 위성 분야는 주로 연구소(국가기상위성센터, 극지연구소, 우주전파센터, 한국천문연구원 및 KAIST 인공위성연구소)에서 자료를 보유하고 있었으며, 모델 개발은 경희대학교에서 압도적으로 수행하였다. 태양 및 행성간 분야에서 고속태양분광기(Fast Imaging Solar Spectrograph, FISS), 우주선 중성자 관측기 및 이온화 비평형 상태 Solar Dynamics Observatory/Atmospheric Imaging Assembly(SDO/AIA)와 Hinode/X-Ray Telescope(XRT) 온도 대응 함수 모델을 대표로 소개한다. 태양 및 행성간 분야의 자료에 대한 조사 내용은 한국우주과학회 홈페이지에서 다운로드할 수 있다(http://ksss.or.kr/). 이 논문이 우주과학 관련 자료에 대한 장기적이고 연속적인 관리에 대한 중요성을 인식하며, 우주과학 연구에 참여하는 다양한 인력들이 참조하여 국내에서 생산되고 있는 자료를 활용하여 국내 우주과학 자료의 위상을 높이는 데 기여하기를 희망한다.

MIRIS 적외선 우주관측 카메라 Passive cooling test

박영식,정웅섭,문봉곤,차상목,이창희,이대희,박성준,남욱원,박장현,육인수,가능현,이미현,목민정,이덕행,이승우,한원용 한국우주과학회 2009 한국우주과학회보 Vol.18 No.2

과학기술위성 3호의 주탑재체인 MIRIS (Multi-purpose InfraRed Imaging System)는 우주관측카메라, 지구관측카메라로 구성되어 있으며, 우주관측카메라는 구경 80mm(f/2)의 광시야 굴절식 광학계로 구성되어 있다. 지상과 우주에서 사용하는 적외선 망원경의 경우 열잡음을 줄이기 위해 광학계과 검출기를 냉각하게 되는데, MIRIS의 경우 공간과 무게를 줄이기 위해 복사 냉각을 위한 passive cooling 방법으로 설계를 하였다. 우주관측 카메라의 광학계를 200K 이하로 냉각하기 위하여, 관측시야 밖에서 입사하는 불필요한 photon 들을 반사시키기 위한 winston cone baffle, 위성체로부터 유입되는 열을 차단하기 위한 30층의 MLI(Multi Layer Insulation), 광학계와 구조물의 지지를 열전달율이 낮은 GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)로 설계하여 제작하였다. 우주관측 카메라를 열진공 챔버 내부에 설치하고 우주공간과 비슷한 환경을 조성하여 광학계가 200K 이하로 냉각되는 것을 확인 하였으며 그 실험 결과에 대해 논의 하고자 한다.

지상-우주 레이저 연구를 위한 큐브위성 CLUB(CNU Laser Unity Bus)의 임무 중심 개념설계

Seok-Min Song,Ho Sub Song,Chae-Ryeong Kim 한국우주과학회 2024 우주기술과 응용 Vol.4 No.1

본 논문에서 우리는 여러 지상-우주 레이저 어플리케이션의 통합 인프라를 제공하는 ‘충남대학교 레이저통합 버스’(Chungnam National University Laser Unity Bus, CLUB) 큐브위성의 컨셉을 소개한다. 오늘날뉴스페이스 시대에 들어 우주공간의 활용이 급속도로 확대되면서 전파의 한계가 드러나기 시작했고, 수행하는 임무들이 다양해짐에 따라 대체 가능한 수단인 레이저가 주목 받고 있다. 레이저는 지상과 우주공간사이에서 인공위성 레이저 거리측정(satellite laser ranging, SLR), 레이저 무기, 레이저 통신 등 다양한 응용분야에 이용할 수 있다. 하지만 지상과 우주공간 사이에서 사용되는 레이저는 지구 대기의 상당한 영향을 받게 된다. 이에 레이저 전파에 영향을 미치는 대기효과에 대한 이해가 필수적으로 요구된다. 특히 레이저의 전파 방향을 굴절시키고 파면을 왜곡시키는 대기 난류는 지상과 가까워질수록 강해지기 때문에 하향링크에 비해 상향링크에 더 큰 영향을 미친다. 하향링크의 경우 지상에서 검출할 수 있기 때문에 검증이용이한 반면, 상향링크의 경우 우주공간에서 검출해야 하는 어려움 때문에 검증에 어려움이 있다. 이에 우리는 상향링크의 레이저 전파에 대한 이해를 돕고 검증하기 위한 큐브위성의 아이디어를 제안한다. 또한체계적인 큐브위성 개발을 위해 시스템공학의 진행단계에 따라 CLUB 큐브위성의 임무설계를 중심으로요구사항을 분석하여 개념설계를 진행한 결과를 제시한다. In this paper, we introduce the concept of the cube satellite Chungnam National University Laser Unity Bus (CLUB), which can provide an integrated infrastructure for various ground-space laser applications. With the advent of the new space era, the rapid expansion of space utilization has begun to reveal the limitations of conventional radio frequencies. As space missions diversify, lasers are garnering attention as a viable alternative. Between ground and space, lasers are applied in various fields including satellite laser ranging (SLR), laser weapons, and laser communication. However, laser used between the ground and space are significantly influenced by the Earth’s atmosphere. Consequently, understanding the atmospheric effects on laser propagation is crucial. In particular, atmospheric turbulence, which refracts and distorts laser beams, intensifies closer to the Earth’s surface, exerting a greater impact on the uplink than on the downlink. While downlink verification is facilitated by ground detection, verifying the uplink poses challenges due to the necessity of space-based detection. In response to these challenges, we propose the idea of cube satellite as a means to enhance understanding and verification of laser propagation in the uplink. Additionally, we present the results of conceptual design by analyzing requirements, focusing on mission design of the CLUB cube satellite, following the stages of systems engineering for systematic cube satellite development.

러시아-우크라이나 전쟁(러시아의 우크라이나 침공)의 우주전 분석 및 양상 그리고 우주기술 개발시 고려사항

최성환,Choi, Seonghwan 한국우주과학회 2022 우주기술과 응용 Vol.2 No.2

본 글에서는 러시아의 우주위협 평가와 러시아-우크라이나 전쟁(러시아의 우크라이나 침공)의 우주전을 분석하고 양상에 대해 정리하였다. 우주전의 양상이 상용위성 또한 잠재적인 공격 대상이 될 개연성을 고려하여 우주기술 개발시 군용위성뿐만 아니라, 상용위성도 우주위협에 대비할 수 있는 우주기술을 개발하고 동일하게 적용해야 함을 제언하고 적용이 필요한 우주기술에 대해 열거하였다.

2013년 태양활동 극대기에 대비한 기상청의 우주기상 업무

서애숙 한국우주과학회 2011 한국우주과학회보 Vol.20 No.1

국가기상위성센터는 2013년 태양활동 극대기를 대비하고 천리안위성의 안정적인 운영을 위하여 우주기상업무를 추진하고 있다. 2009년에 수행된 우주기상업무 기본계획 수립을 위한 기획연구를 시작으로, 2010년에는 국내 GNSS 자료를 준실시간으로 수집하여 총전자밀도(TEC)를 산출하는 시스템을 개발하였으며, 외국 우주기상 자료를 수집하여 태양 영상을 비롯한 우주환경인자를 실시간으로 제공하기 위한 우주기상 테스트베드를 시험운영하고 있다. 또한 대국민 우주기상 서비스를 위한 우주기상 예측모델 개발을 5개년에 걸쳐 단계적으로 진행하고 있다. 미국의 NOAA-SWPC, NASA-GSFC와 같은 우주기상 선진기관들과의 2013년 태양활동 극대기에 대비한 우주기상 감시, 예측모델 및 예보서비스에 대한 활발한 교류·협력을 통해 기상청의 우주기상 예보 역량을 늘려나갈 계획이다.