위성체 총조립 및 시험(AIT ; Assembly, Integration & Test)을 위한 전기지상지원장비(EGSE ; Electrical Ground Support Equipment)와 위성 임무 준비 및 운용을 위한 관제시스템(MCS ; Mission Control System)의 공동 개발은 미국과 유럽의 위성사업 기관 및 업체에서 지금까지 많은 연구가 되어 왔다. 비록 두 시스템이 다른 목적으로 사용되고 있지만 기술적으로 유사한 기능을 갖는 시스템으로서 많은 공통점과 호환 가능성을 갖고 있다. 두 시스템의 공동 개발은 시스템 개발과 위성 운용 교육 및 준비에 필요한 비용 절감뿐만 아니라 AIT 단계에서 위성운용단계로의 자연스러운 전환이 가능하다. 이는 AIT 단계에서 공통지상시스템 하드웨어 및 운영시스템, 시험/운용 절차서, 위성 데이터베이스의 사전 검증이 이루어지기 때문이다. 또한 위성 운용 요원의 AIT 참여를 통해 공통지상시스템 운용 훈련과 위성 관제 지식 습득이 자연스럽게 이루어 질 수 있다. 이로서 사업 일정과 개발 위험도를 최소화 할 수 있다. 이러한 두 시스템의 공통성과 호환성 및 공통시스템 개발 장점이 있기에 EGSE와 MCS의 공통 기능에 대한 표준화 작업은 1986년 만들어진 COES(Committee for Operations and EGSE Standard)에서 공식적으로 논의되기 시작하여 1994년 CNES와 ESA의 발의로 제정된 ECSS(European Cooperation for Space Standards)를 통해 국제 표준(ISO, CCSDS 등)을 바탕으로 한 지상시스템에 대한 유럽 표준화 작업이 ECSS-E-70 Working Group에서 진행되고 있다. 또한 검증된 지상시스템의 핵심 운영시스템의 소프트웨어 모듈의 재사용을 통해 최근에서 다양한 공통지상시스템이 개발되어 운용되고 있다. 이러한 배경으로 국내에서도 저궤도 위성 개발에서 EGSE 핵심 모듈인 TM/TC 처리 및 Database 관리 모듈을 AIT 단계에서 개발 및 검증 후에 MCS에서의 재사용을 적극적으로 고려하고 있다. 앞으로 국제적인 추세에 따라 AIT 및 지상국간의 기술 및 인력 교류와 핵심모듈 개발을 통한 공통지상시스템 개발의 활발한 전개가 예상된다.
위성체 총조립 및 시험(AIT ; Assembly, Integration & Test)을 위한 전기지상지원장비(EGSE ; Electrical Ground Support Equipment)와 위성 임무 준비 및 운용을 위한 관제시스템(MCS ; Mission Control System)의 공동 개발은 미국과 유럽의 위성사업 기관 및 업체에서 지금까지 많은 연구가 되어 왔다. 비록 두 시스템이 다른 목적으로 사용되고 있지만 기술적으로 유사한 기능을 갖는 시스템으로서 많은 공통점과 호환 가능성을 갖고 있다. 두 시스템의 공동 개발은 시스템 개발과 위성 운용 교육 및 준비에 필요한 비용 절감뿐만 아니라 AIT 단계에서 위성운용단계로의 자연스러운 전환이 가능하다. 이는 AIT 단계에서 공통지상시스템 하드웨어 및 운영시스템, 시험/운용 절차서, 위성 데이터베이스의 사전 검증이 이루어지기 때문이다. 또한 위성 운용 요원의 AIT 참여를 통해 공통지상시스템 운용 훈련과 위성 관제 지식 습득이 자연스럽게 이루어 질 수 있다. 이로서 사업 일정과 개발 위험도를 최소화 할 수 있다. 이러한 두 시스템의 공통성과 호환성 및 공통시스템 개발 장점이 있기에 EGSE와 MCS의 공통 기능에 대한 표준화 작업은 1986년 만들어진 COES(Committee for Operations and EGSE Standard)에서 공식적으로 논의되기 시작하여 1994년 CNES와 ESA의 발의로 제정된 ECSS(European Cooperation for Space Standards)를 통해 국제 표준(ISO, CCSDS 등)을 바탕으로 한 지상시스템에 대한 유럽 표준화 작업이 ECSS-E-70 Working Group에서 진행되고 있다. 또한 검증된 지상시스템의 핵심 운영시스템의 소프트웨어 모듈의 재사용을 통해 최근에서 다양한 공통지상시스템이 개발되어 운용되고 있다. 이러한 배경으로 국내에서도 저궤도 위성 개발에서 EGSE 핵심 모듈인 TM/TC 처리 및 Database 관리 모듈을 AIT 단계에서 개발 및 검증 후에 MCS에서의 재사용을 적극적으로 고려하고 있다. 앞으로 국제적인 추세에 따라 AIT 및 지상국간의 기술 및 인력 교류와 핵심모듈 개발을 통한 공통지상시스템 개발의 활발한 전개가 예상된다.
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문제 정의
ECSS는 유럽 위성연구기관 및 위성개발업체들이 참여하고 있으며, 이 표준안의 주된 목적은 위성개발업체의 적극적인 참여와 공동 개발을 유도하는 것이다. 미국이 거의 모든 국제 위성 표준(예, ISO, CCSDS)을이끌고 있는데 이는 NASA 협력 하에 미국 산업체의 적극적인 참여에서 이루어진 것이다.
위성을 궤도상에서 쉽게 운용될 수 있도록 개발한다면 비록 지상 시스템의 운용 및 유지보수 비용을 줄일 수 있지만 막대한 위성 개발 비용이 필요하므로, 위성 개발에 있어 위성 운용 용이성은 개발 비용, 위험도 및 일정을 고려해야 한다. 그래서 이 표준의 목적은 위성을 안전하고 비용을 절감하는 방법으로 시험/운용이 될 수 있도록 보장하고, 위성 시험 및 운용의 준비작업과 실행을 용이하게 하는 운용 용이성에 대한 요구를 정의하는 것이다.
공통성이다. 본 절에서는 이에 대한 개념 정리를 통해 시스템 개발에 대한 이해를 돕고자 한다. 우선 EGSE와 MCS에서 호환성 및 공통성을 갖는 분야는 아래와 같다.
여기에서는 지상시스템의 공통성과 호환성이 있는 분야와 개념에 대한 설명, 표준화 과정과 현황 소개 및 유럽과 미국의 공통지상시스템 개발 동향에 대해 기술코자 한다.
제안 방법
지금까지 EGSE와 MCS 지상시스템의 호환성과 공통성에 대해 알아보았고 또한 지상시스템 표준화 과정과 현황을 조사하였기에 이를 바탕으로 본 장에서는 핵심 운영시스템(Operation System = Infrastructure) 을 정의하며 개발 동향을 알아보고 다음 장에서는 핵심 운영시스템을 활용한 공통지상시스템 개발 및 상용화 동향 순서로 기술할 것이며 이는 그림 7과 같이 일반적인 공통지상시스템 개발 방법론과 동일한 순서로 진행된다. 핵심 운영시스템은 여러 위성의 시험과 운용을 위해 공통으로 EGSE와 MCS에 재사용이 가능한 일반적인 핵심 운영시스템 즉, 2장에서 언급된 Re-usable kernel이 여기에 해당된다.
MCS는 여러 위성의 운용 요구 측면에서 시스템 유연성이 요구된다. 표 1은 시스템 운용개념, Telemetry & Command, 지상 모니터링과 제어 즉면에서의 MCS와 EGSE의 요구도를 비교, 정리하였다.
이론/모형
Herschel 위성은 3개, Plank 위성은 2개의 탑재 센서를 갖고 있고 모든 지상시스템의 공통 운영시스템으로 IEGSE(Instrument EGSE)를 사용하기로 결정하였다. 그 공통 운영시스템의 핵심 모듈로 SCOS-2000을 사용하며 실무 개발은 TERMA사와 VITROCISET 사가 맡았다. 그림 13은 SCOS- 2000을 근거한 공통운영시스템으로 탑재센서 시험과 탑재체 또는 위성체 시험 EGSE와 위성 운용 MCS에 활용되는 것을 보여주고 있다.
성능/효과
우리의 경우는 짧은 우주개발 역사에서 그동안 괄목한 성장을 이루었고, 특히 지상시스템, EGSE와 MCS는 100% 국산화로 기술적으로 완전히 자립화에 성공하였다. 그러나 다른 여타의 우주개발 선진국처럼 공동 개발이 아닌 완전 독립적인 별개의 시스템으로 개발해 왔다.
이 공통 지상운용시스템은 Telemetry, Commanding, Planning 및 Assessment 기능으로 구성되며 그 중에서 Commanding과 Telemetry 기능은 ‘EPOCH-2000’을 활용하고 있다. 이런 결과로 JHU/APLe AIT EGSE 소프트웨어를 MCS 개발에 87% 재사용함을 밝히고 있다.[12]
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