보고서 정보
주관연구기관 |
성균관대학교 SungKyunKwan University |
연구책임자 |
박일흥
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2018-05 |
과제시작연도 |
2017 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201900022903 |
과제고유번호 |
1711052263 |
사업명 |
개인기초연구(미래부) |
DB 구축일자 |
2020-07-29
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키워드 |
천체물리.우주선.우주선의 기원.우주선의 가속.우주선의 전파.초신성 폭발.에너지 스펙트럼.전하량 성분 검출기.국제우주정거장.astrophysics.cosmic ray.origin of cosmic ray.acceleration of cosmic ray.propagation of cosmic ray.supernova explosion.energy spectrum.charge detector.International Space Station.
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초록
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ㅇ 연구의 목적 및 내용
2017년 여름 국제우주정거장 외부에 본 연구팀의 우주선 성분검출기가 미국의 에너지검출기와 함께 설치, 기기의 점검 및 calibration, 그리고 적어도 3년 이상 우주에서 운용을 통하여, 궁극적으로 우주선의 성분을 최고정밀도로 측정하고자 한다. 궁극적인 과학적 목표는 100년의 미스터리인 고에너지 우주선의 기원(origin)에 대한 숙제 해결이며, 초신성폭발 충격파(supernova remnant shock wave)로 알려져 온, 우주선의 기원과 가속 메커니즘, 그리고 성간 전파 메커니즘에 대한
ㅇ 연구의 목적 및 내용
2017년 여름 국제우주정거장 외부에 본 연구팀의 우주선 성분검출기가 미국의 에너지검출기와 함께 설치, 기기의 점검 및 calibration, 그리고 적어도 3년 이상 우주에서 운용을 통하여, 궁극적으로 우주선의 성분을 최고정밀도로 측정하고자 한다. 궁극적인 과학적 목표는 100년의 미스터리인 고에너지 우주선의 기원(origin)에 대한 숙제 해결이며, 초신성폭발 충격파(supernova remnant shock wave)로 알려져 온, 우주선의 기원과 가속 메커니즘, 그리고 성간 전파 메커니즘에 대한 규명과, 최근 논란의 대상인 200 GeV에서의 spectral break에 대한 원인을 규명하는 것이다.
ㅇ 연구결과
(1) 국제우주정거장 대형 우주실험에 가장 중요한 고에너지 우주선의 성분(elemental composition) 검출을 위한 실리콘 전하량 검출기(Silicon Charge Detector: SCD)를 순수 국내기술로 국내에서 제작하고 각종 우주환경 시험을 수행.
(2) SCD를 NASA에 인도, NASA에서 최종 integration, 최종 우주인증 및 시험하였고 이를 케네디 우주센터에서 SpaceX사의 팰컨 로켓으로 성공적으로 발사, 그리고 국제우주정거장의 JEM-EF 외부모듈에 장착함.
(3) 2017년 9월부터 현재까지 기기의 점검 및 in-situ calibration을 진행. 본 연구의 기기를 이해하고, 최적으로 운용 조건을 찾음.
(4) 2018년 2월까지 우주에서 획득한 초기 데이터이 분석으로, 우주선의 전하량 측정하였으며, 설계된 바와 같이, 전하량 측정 해상도(0.2 charge unit)를 만족함을 확인함.
ㅇ 연구결과의 활용계획
● 정밀과학으로서의 우주선 연구 부활로 1950년대에 이어 제 2의 전성기 기대
● 최첨단 우주실험에 핵심적 기여와 연구 결과로 많은 후속 연구 기대와 국가위상 제고
● 우주환경용 고성능, 초정밀 실리콘 픽셀 센서 및 검출기 기술을 차세대 광, X-선, 감마선, 핵 및 입자 센서의 개발에 활용하여 의료, 국방, 산업에ㅋ 파급
● 핵반응 데이터베이스는 천체물리 분야 뿐 아니라, 방사선 및 원자력 분야에도 활용
● NASA 프로그램을 통한 실질적인 기술 협력, 이를 대형 위성 프로젝트 등에 응용, 국가 우주개발에 일조
● 현안의 과학 문제를 해결하고자 하는 최첨단 우주실험을 타 선진국과 대등한 입장에서 자연스레 공동연구를 진행할 수 있어, 글로벌 과학자의 양성에 크게 일조
(출처 : 한글요약문 4P)
Abstract
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ㅇ Purpose & contents
We have built a large silicon charge detector for precision detection of elemental composition of cosmic rays, which will be attached to International Space Station. At least three years of data taking in space allows us to solve a century old puzzle of origin of cosmic rays.
ㅇ Purpose & contents
We have built a large silicon charge detector for precision detection of elemental composition of cosmic rays, which will be attached to International Space Station. At least three years of data taking in space allows us to solve a century old puzzle of origin of cosmic rays. We will lead to testify not only the acceleration and propagation mechanism, but the source of spectral break at 200 GeV found from balloon and space borne experiments.
ㅇ Result
(1) With our own technology, we designed, built, tested, and space qualified Silicon Charge Detector(SCD) for cosmic ray experient at ISS. SCD has the mass of 140kg and the volume of 1.2x1.2x0.2m3.
(2) We delivered SCD to NASA, tested again, space qualified at NASA Silicon Charge Detector(SCD), and integrated to the ISSCREAM payload at NASA, launched to install at JEM-EF module of ISS.
(3) We carried out all types of checkups on our SCD, and performed in-situ calibration by finding the optimal condition of the operation of SCD in space.
(4) We have acquired initial data with some amount of cosmic ray events, and are doing analysis of data to confirm the good charge resolution (0.2 charge unit) of SCD.
ㅇ Expected Contribution
● Research on high energy cosmic rays as a precision science
● Large impact scientific result with this cutting edge space experiment
● Application of technologies in space qualified silicon sensors to medical, defense, and industry
● Acquisition of data base for nuclear interactions and application to medical, nuclear engineering.
● Contribute to the national effort in space exploration by utilizing the valuable experience obtained from the close and practical collaboration with NASA
● Training of next generation first rate scientists by encouraging and having them to lead this first rate science project.
(출처 : summary 5P)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 18
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 30
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 31
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 31
- 8. 참고문헌 ... 31
- 9. 연구성과 ... 32
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 45
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 45
- 12. 기타사항 ... 48
- [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 49
- [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 64
- 끝페이지 ... 64
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