초록 ▼

□ 연구개요
지구 뱃머리 충격파와 같은 비충돌 플라즈마 충격파에서는 충격파 형성에 필요한 에너지 흩어짐을 제공하는 물리적 기작이 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구의 목표는 최근 새롭게 보고된 관측 결과를 바탕으로 지구 뱃머리 충격파에서 이온의 가열 과정을 명확히 이해하여 비충돌 충격파의 에너지 흩어짐 기작을 정립하는 것이다. 충격파에서 발생하는 가열 과정을 이해하기 위해서는 미시적인 과정을 이해하여야 하기 때문에 이온 입자들의 속도분포함수를 분석하여 이온 입자들의 kinetic 특성을 밝히는 데 중점을 두었다. 이를 위해

□ 연구개요
지구 뱃머리 충격파와 같은 비충돌 플라즈마 충격파에서는 충격파 형성에 필요한 에너지 흩어짐을 제공하는 물리적 기작이 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구의 목표는 최근 새롭게 보고된 관측 결과를 바탕으로 지구 뱃머리 충격파에서 이온의 가열 과정을 명확히 이해하여 비충돌 충격파의 에너지 흩어짐 기작을 정립하는 것이다. 충격파에서 발생하는 가열 과정을 이해하기 위해서는 미시적인 과정을 이해하여야 하기 때문에 이온 입자들의 속도분포함수를 분석하여 이온 입자들의 kinetic 특성을 밝히는 데 중점을 두었다. 이를 위해 Cluster 위성과 MMS 위성에서 관측한 데이터를 분석하였고, 이런 관측 데이터를 기반으로 플라즈마 입자 시뮬레이션을 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
뱃머리 충격파 하류에서 이온 속도공간분포함수의 특성을 통계적으로 조사: 2001년부터 2005년까지 관측된 Cluster 위성 데이터를 분석하여 충격파 하류에서 두 개의 이온 성분에 대한 통계적 연구를 수행하였음.
위성 관측 데이터를 분석하여 뱃머리 충격파 경계면에서 플라즈마 불안정성(plasma instability) 발달 과정 조사: MMS 위성 데이터를 분석하여 충격파면을 통과할 때 충격파면 부근에서 반고리 형태의 속도공간분포를 갖는다는 것을 발견하였고, 충격파면 내로 들어오면서 두 번째 gyrating 성분이 추가로 존재함을 발견하였음.
Cluster 위성과 MMS 위성 데이터에서 충격파면을 통과할 때 기존에 보고되지 않았던 flattop 형태의 속도공간분포가 나타나는 경우를 발견하였고, 이에 대한 분석을 수행하여 이런 속도공간분포가 ULF 파동과 함께 발생함을 알아냄.
관측 데이터 분석 결과를 바탕으로 뱃머리 충격파에서 이온의 운동과 가열 과정에 대한 플라즈마 입자 시뮬레이션을 수행: 고리 분포를 초기조건으로 hybrid 시뮬레이션을 수행하여 고리 분포가 플라즈마 불안정성을 발생시키며 가열되고 이와 함께 자기장 교란이 발생함을 알아냄.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구 수행을 위해 개발된 Hybrid 시뮬레이션 코드를 이용하여 한미 민간 달착륙선 미션에 탑재될 우주환경 관측 탑재체(LUSEM)의 자료 분석에 참고하기 위한 mini-magnetosphere 시뮬레이션 연구를 수행하는 방안을 논의하고 있다. 이런 연구를 통해 달 표면의 잔류 자기장과 주위 우주환경 사이의 상호 작용을 보다 더 이해할 수 있을 것으로 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1 뱃머리 충격파 하류에서 이온 속도공간분포함수 특성 조사 ... 5
• 2.2 뱃머리 충격파 경계면에서 플라즈마 불안정성 발달 과정 조사 ... 6
• 2.3 플라즈마 입자 시뮬레이션 수행 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 10
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 10
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 12
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 24