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논문 상세정보

우주파편 능동제거 기술 연구개발 동향 분석

Recent Status on Active Space Debris Removal Technologies

초록

최근 우주쓰레기로 인한 우주환경 악화에 대한 국제적인 관심이 높아지고 있으며, 미국, 프랑스, 일본 등 우주개발 선진국들을 중심으로 우주파편 경감을 위한 가이드라인을 제정하여 준수하고자 노력하고 있는 추세이다. 이러한 노력과 더불어 우주파편을 직접 제거함으로써 그 숫자를 경감하고자 하는 기술을 '우주파편 능동제거 기술'이라고 한다. 본 논문에서는 우주파편 경감을 위한 해외 기관들의 연구동향과 배경들을 살펴보고 관련 기술개발 사례 및 특허들을 분석하였다. 또한, 이를 바탕으로 우주파편 능동제거시스템 개발을 위한 소요기술들을 분석해봄으로써 우리나라에서도 관련 연구에 관심을 가지고 본격적으로 시작하고자 하는 연구자들에게 선행연구 분석 자료로써 유용하게 활용될 수 있도록 하였다.

Abstract

Recently, deterioration of space environment due to space debris is getting a lot of international attention and advanced countries in space technology are willing to comply with their space debris mitigation guidelines. With these efforts to reduce the number of space debris, active space debris removal technology means to try and to get rid of space debris directly. In this paper, the background and recent status on active space debris removal technologies of overseas agencies are presented. Also, cases of technology development and patents are introduced. Thus, this paper can be usefully referred to by the colleagues who are willing to start the research and development of active space debris removal technologies.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
우주파편 제거 문제
우주파편 제거 문제를 상업적으로 활성화하기 위해 많은 시간이 걸릴 것이라 예상하는 이유는?
기술적인 문제를 차치하고서라도 비용, 소유권 문제, 법적인 문제,정책적인 문제들이 얽혀 있어 상업적인 측면에서 활성화되기 까지는 적지 않은 시간이 소요될 것으로 예상된다

또한, 우주파편 제거 문제는 기술적인 문제를 차치하고서라도 비용, 소유권 문제, 법적인 문제,정책적인 문제들이 얽혀 있어 상업적인 측면에서 활성화되기 까지는 적지 않은 시간이 소요될 것으로 예상된다. 즉 부수적으로 해결해야할 문제들이 많은 것은 사실이나 현재처럼 혹은 더욱 활발한 우주개발이 지속될수록 우주파편으로 인한 우주환경의 급속한 악화는 시기의 문제일 뿐 예측되는 결과는 분명하다.

우주파편 능동제거를 위한 기술
우주파편 능동제거를 위한 기술개발이 중요한 이유는?
기본적으로 랑데부/도킹/근접운영, 시각기반 자율 항법유도제어, 우주 로보틱스 등과 같은 유,무인 우주탐사에 반드시 필요한 핵심기술들을 포함하고 있고, 우주 재급유 및 궤도상위성 수리/부품 교환(Refueling & Repair Servicing)등과 같은 미래지향적인 우주기술 개발에도 응용될 수 있다.

따라서 국내에서도 장차 예상되는 국제적인 규제에 앞서 선제적으로 기술개발을 하여 대응할 역량을 갖추는 것이 중요할 것 으로 판단된다. 또한, 우주파편 능동제거를 위한 기술은 기본적으로 랑데부/도킹/근접운영, 시각기반 자율 항법유도제어, 우주 로보틱스 등과 같은 유,무인 우주탐사에 반드시 필요한 핵심기술들을 포함하고 있고, 우주 재급유 및 궤도상위성 수리/부품 교환(Refueling & Repair Servicing)등과 같은 미래지향적인 우주기술 개발에도 응용될 수 있다.

우주파편 경감 가이드라인
1990년대 중후반부터 제정된 우주파편 경감 가이드라인의 내용은 어떠합니까?
발사체와 위성체의 설계 시우주파편과의 충돌 고려, 부속물들의 이탈 및 폭발에 의한 우주파편 발생 가능성을 최소화하도록 해야 한다. 위성 운영 중에는 충돌위험 분석 및 필요에 따라 적극적인 회피기동 수행을, 임무가 종료되는 시점에는 폐기 이후 폭발을 방지위한배터리 전력, 연료 등을 방출하거나 소모시키도록 하고 있다(Passivation). 궤도를 이동할 수 있는 추력기를 탑재한 경우 정지궤도위성은 우주무덤(Graveyard)으로 불리우는 영역으로 고도를 최소 200km 이상 상승시켜 폐기토록 하고, 저궤도위성은 잔존 궤도수명이 25년을 넘지 않도록 고도를 감소시키는 ‘25년 규정(25 Years Rule)’을 제시하고 있다. 마지막으로 능동적인 폐기 기동에 의한 위성체 또는 발사체의 지구재진입에 따른 잔존 지상낙하물에 의한 위험도 사전에 분석하고 사상위험도(Casuality Risk)가 일정 기준 이하(10-4 수준)가 되도록 제안하고 있다

사실 미국 NASA, 유럽우주기구(ESA, European Space Agency), 프랑스 국립우주연구센터(CNES, Centre National d’Etudes Spatiales), 독일 항공우주센터(DLR, Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt), 일본 항공우주기구(JAXA, Japan Aerospace eXploration Agency) 등은 이미 1990년대 중후반부터 자발적으로 우주파편 발생을 최소화하고 우주환경을 보호하기 위해 ‘우주파편 경감 가이드라인(Space Debris Mitigation Guideline)’을 제정하여 시행하고 있다[1]. 이 가이드라인에 따르면, 발사체와 위성체의 설계 시우주파편과의 충돌 고려, 부속물들의 이탈 및 폭발에 의한 우주파편 발생 가능성을 최소화하도록 해야 한다. 위성 운영 중에는 충돌위험 분석 및 필요에 따라 적극적인 회피기동 수행을, 임무가 종료되는 시점에는 폐기 이후 폭발을 방지위한배터리 전력, 연료 등을 방출하거나 소모시키도록 하고 있다(Passivation). 궤도를 이동할 수 있는 추력기를 탑재한 경우 정지궤도위성은 우주무덤(Graveyard)으로 불리우는 영역으로 고도를 최소 200km 이상 상승시켜 폐기토록 하고, 저궤도위성은 잔존 궤도수명이 25년을 넘지 않도록 고도를 감소시키는 ‘25년 규정(25 Years Rule)’을 제시하고 있다. 마지막으로 능동적인 폐기 기동에 의한 위성체 또는 발사체의 지구재진입에 따른 잔존 지상낙하물에 의한 위험도 사전에 분석하고 사상위험도(Casuality Risk)가 일정 기준 이하(10-4 수준)가 되도록 제안하고 있다. 다음 Fig.

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저자의 다른 논문

참고문헌 (44)

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