초록 ▼

□ 연구개발 목표
본 연구의 최종목표는 플라즈마 입자 시뮬레이션을 이용하여 근지구 우주환경에서 whistler 파동이나 EMIC 파동과 같은 플라즈마 파동들의 발생 특성과 파동-입자 상호작용에 의한 고에너지 전자와 양이온의 가속 기작을 이해하는 것이다. 이를 위해 실제 근지구 우주공간에서 관측되는 다양한 입자 초기 속도분포함수와 실제와 비슷한 자기장 모델을 사용하여 어떤 조건에서 강한 파동이 발생하는지 시뮬레이션을 이용해 연구한다. 파동 발생에 대한 양이온의 효과를 연구하기 위해 hybrid 기법을 적용한 코드를 개발한다. 또

□ 연구개발 목표
본 연구의 최종목표는 플라즈마 입자 시뮬레이션을 이용하여 근지구 우주환경에서 whistler 파동이나 EMIC 파동과 같은 플라즈마 파동들의 발생 특성과 파동-입자 상호작용에 의한 고에너지 전자와 양이온의 가속 기작을 이해하는 것이다. 이를 위해 실제 근지구 우주공간에서 관측되는 다양한 입자 초기 속도분포함수와 실제와 비슷한 자기장 모델을 사용하여 어떤 조건에서 강한 파동이 발생하는지 시뮬레이션을 이용해 연구한다. 파동 발생에 대한 양이온의 효과를 연구하기 위해 hybrid 기법을 적용한 코드를 개발한다. 또한, 파동-입자 상호작용에 의해 입자들이 고에너지로 가속되기 위해 non-diffusive 가속이 발생하는 조건을 구한다. 여러 시뮬레이션을 통해 발생하는 파동의 세기에 따른 에너지와 pitch angle diffusion rate을 결정한다.

□ 연구개발 내용
실제와 유사한 플라즈마 입자와 자기장의 초기조건을 구현하였다. 이를 위해 Van Allen Probes 위성의 입자 관측 결과로부터 입자 속도분포함수를 구현하였고, 지구 자기권을 구성하는 자기장 분포에 존재하는 자기장에 수직 방향으로 자기장 세기의 gradient를 적용하여 시뮬레이션을 위한 평형 초기조건을 구현하였다. 이 모델을 적용하여 전자 온도 비등방성에 의한 불안정성 발생을 시뮬레이션하였고 그 결과를 분석하여 입자의 가속 기작에 대해 연구하였다.
여러 조건에서 플라즈마 불안정성에 대한 시뮬레이션을 수행하여 플라즈마 파동 발생과 그 특성에 대해 연구하였다. whistler 파동에서는 플라즈마 베타에 따라 파동의 진행 방향과 입자의 가속이 달라짐을 밝혔고, heat flux instability 시뮬레이션을 수행하여 발생한 파동의 특성과 그에 따른 입자 가속 기작을 연구하였다.
플라즈마 파동 발생에 양이온이 미치는 효과를 연구하기 위해 유체 방정식과 PIC 코드를 통합하여 hybrid 시뮬레이션 코드를 개발하였다.

□ 활용계획 및 기대효과 (응용분야 및 활용범위 포함)
본 연구에서 개발하고자 하는 PIC 코드와 hybrid 코드는 위성체 표면 대전이나 플라즈마 추력기 등 위성 개발과 관련된 분야에 활용할 것이다. 또한, 여러 우주환경에 대한 플라즈마 현상 시뮬레이션 연구에도 활용할 것이다.
국내에서 자체 개발한 시뮬레이션 코드를 보유함으로써 우주환경 시뮬레이션 분야에서 외국과의 경쟁력을 높일 수 있다. 본 연구를 통해 우주환경 시뮬레이션 분야전문 연구 인력을 양성할 수 있다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1요 약 문 ... 2연구 분야 ... 3보안 등급의 분류 및 결정사유 ... 3목차 ... 41. 연구개발 목표 및 평가주안점별 성과 ... 5 1-1. 연구개발 목표 ... 5 1-2 평가주안점별 성과 ... 6 1-3. (해당 시) 연구개발 목표 및 주요내용 변경사항 ... 7 1-4. 선정/단계/연차점검의견 ... 72. 추진내용 및 연구개발결과 ... 8 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 8 2-2. 추진 일정 실적 ... 233. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 274 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 29첨부목록 ... 30 첨부1 연구개발 목표의 달성도 증빙 ... 31 첨부4 [해당 시] 연구개발성과 공개제한 요청사유서 ... 37 첨부5 (해당 시) 청년 의무채용 관련 실적 ... 38끝페이지 ... 39