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1 표지 CMYK 1 표지 CMYK 2008. 7 테마기획한국의 우주기술 및 개발 ISSN 1226-7287 Vol. 48, No. 7 www.ksme.or.kr 대한기계학회 테마기획 한국의 우주기술 및 개발 0 7 2008

2008. 7 200807 - ksme.or.krksme.or.kr/Upload/Board/5Binder1.pdf · 34 우주 개발의현황및 ... 갈릴레오 (Galileo Galilei ... 하면서망원경의개량에힘을쏟았다

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1 표지 CMYK

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2008.7

한기계학회

테마기획:

한국

의우

주기

술및

개발

ISSN 1226-7287 Vol. 48, No. 7 www.ksme.or.kr

한기계학회

테마기획

한국의우주기술및개발

072008

재료 및 파괴 박재학

CAE 및 응용역학 채수원

동역학 및 제어 최연선

생산 및 설계공학 최헌종

열공학 유재석

유체공학 성형진

에너지 및 동력공학 이우방

신뢰성 김형의

바이오공학 김완두

마이크로/나노공학 이준식

교육위원회 임오강

기계저널 임중연

문논문집 홍금식

국문논문집 김광용

호남지부 정재연

부산지부 남청도

경북지부 엄용균

울산지부 최홍준

포항지부 권 각

경남지부 홍장표

충청지부 김희동

강원지부 정현갑

1 목차 CMYK

1 목차 CMYK

기계저널 7ISSN 1226-7287 Vol. 48, No. 7 Journal of the KSMEcontents

33((목목)) 추계학술 회 조직위원회

1111((금금)) 제7차 회장단회의

1177((목목)) 제헌절

1188((금금)) 제7차 이사회

1199((토토)) 초복

편집장

부문회장및위원회위원장

지부장

07 세계의 기계기술 마이크로 부품 제작기술∙엄태준

10 인터넷 정보 에너지 시장의 장기적인 전망(II)∙백두성

14 신기술 정보 운동선수의 최상 컨디션 유지에 도움을 주는 상호작용 직물∙이부윤

16 신제품 현 자동차 - ‘베라크루즈 가솔린 3.8스페셜’

삼성전자 - ‘500만 화소 이너줌 카메라폰’∙학회 사무국

18 BK21사업단 소개 BK21 미래형 기계기술 사업단∙정완균

21 역사추적 기계 수출 제1호 어떻게 가능했나∙조명제

25 美chanical 엔지니어의美術이야기 서양화 읽는 법-ⅩI(1)∙김정배

29 세상을바꾼 과학기술자들 근 과학을 종합한 최후의 마술사, 아이작 뉴턴∙송성수

34 우주개발의 현황 및 계획∙공현철

38 위성 활용∙이주진

44 고해상도 관측위성 개발∙이응식

49 소형인공위성 개발 현황∙이상현

54 우주 발사체 체계신뢰도 증진과 비행안전 기술∙박찬빈

59 달 탐사 기술∙주광혁

64 특허정보 상표권의 보호범위로서 동일, 유사(II)∙백도현

66 특허소식 웰빙 바람 타고 환기설비 출원 증가 등∙학회 사무국

70 업계동정 두산중공업 - 미국 신형 원전 주기기 연이어 수주 등∙학회 사무국

76 현장을 보며 생각하며 열정이 있어야 좋은 성과를 기 할 수 있다∙황돈

78 나의 생활 나의 삶 유학을 보내며∙위평량

80 주승균의 웰빙 한방 손발저림증∙주승균

82 우리 민족의 오락, 장기 차(車)를 알면 장기가 강해진다.∙최보규

84 건강상식 조류인플루엔자∙황남성

86 유 머 법정 모독죄 등∙최 기

87 논문집 목차 한기계학회논문집 A∙B권, JMST∙학회 사무국

89 학회소식 2008년도 제6차 이사회 개최 등∙학회 사무국

91 게시판 행사안내 등∙학회 사무국

테마기획

t h e m a한국의우주기술및개발

회��장 강신형

수석부회장 이상용

부 회 장 김석준, 유완석, 이진호

황재석, 오원석, 윤동섭

이재윤, 장신규

총무이사 김윤제, 박승호, 전흥재

최우천

재무이사 김윤 , 정시

사업이사 이 성, 이승배, 이행남

임병덕, 임홍재, 주석재

한승호

홍보이사 부준홍, 양호용

외협력이사 김세진, 박현철, 정경렬

편집이사 김민수, 유홍희

학술이사 신형섭, 유성연, 이병채

이용복, 한근조, 홍금식

감��사 이종원, 정문기

사무국장 양회관

과��장 이관행

사��원 신준형, 호정아, 백남기

김혜

임직원

7월주요일정

29 기계저널 CMYK

29 기계저널 CMYK

Journal of the KSME, Jul. 2008│29

■ 세상을바꾼과학기술자들 ■

근 과학을종합한최후의마술사,

아이작뉴턴

송 성 수∙부산 교양교육원 조교수∙과학기술학

국의 시인인 포프(Alexander Pope)는

다음과 같이 읊었다. “자연과 자연의 법칙은

캄캄한 밤의 어둠 속에 숨겨져 있었다. 그

때 신이 말했다. “뉴턴이여, 나타나라!(Let

Newton Be!)”그러자 모든 것이 환하게 밝

아졌다.”

1642년 크리스마스에 국 링컨셔 주의

올즈소프에서 가냘픈 체구의 아기가 태어났

다. 태어날 때 얼마나 작았던지, 훗날 본인의

표현에 따르면, “1리터짜리 단지에 들어갈

수 있을 정도” 다고 한다. 동네 사람들은

그 아기가 그리 오래 살지 못할 것으로 생각

했다. 그 아기가 바로 역사상 최고의 과학자

로 평가되는 뉴턴(Issac Newton, 1642~

1727)이다.

뉴턴의 어린 시절은 그다지 순탄하지 못했

다. 농부 던 그의 아버지는 뉴턴이 태어나

기 석 달 전에 세상을 떠났고, 어머니는 뉴

턴이 세 살 때 재혼하 다. 어머니의 새 남

편은 전 남편의 자식을 원하지 않았기 때문

에 뉴턴은 외할아버지 집에 맡겨졌다. 뉴턴

은 어머니를 빼앗겼다는 생각으로 계부를 매

우 증오하 다.

외할아버지와 외할머니는 뉴턴을 잘 키우

려고 노력했지만 연로한 탓에 제 로 돌보는

데는 한계가 있었다. 그래서 뉴턴을 학교에

보내기로 했다. 그것은 뉴턴과 과학계에 큰

축복이었다고 할 수 있다. 만약 아버지가 살

아있었다면, 뉴턴은 아버지의 뒤를 이어 평

범한 농부로 살다가 죽었을 가능성이 많았기

때문이다.

학교에서도 뉴턴은 외로웠다. 말이 별로

없었고, 늘 생각에 잠겨 있었으며, 공부만 파

고들었다. 그 때문에 뉴턴은 짓궂은 아이들

의 표적이 되어 괴롭힘을 당하곤 하 다. 그

는 평소에는 조용히 지내다가도 화가 나면

불같이 폭발하는 성격을 가지고 있었다. 한

번은 덩치가 큰 아이가 계속 괴롭히자 그 아

이를 흠씬 두들겨 패기도 했다. 이러한 성격

덕분에 아이들은 감히 뉴턴을 건드리지 못했

다.

11살 때 계부가 죽자 뉴턴은 어머니가 있

는 농장으로 가 함께 살았다. 16살이 되자

어머니는 학교를 그만 두고 농장 일을 하라

고 했다. 그러나 뉴턴은 농장 일에는 소질이

전혀 없었다. 가축을 돌보라고 맡겨 놓으면

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30│ 기계저널 제48권 제7호

■ 세상을바꾼과학기술자들 ■

풀밭에 앉아 책을 읽으며 시간을 보냈다. 그

러는 사이에 가축들이 이웃의 밭에 들어가

농작물을 망쳐 놓는 바람에 여러 차례 벌금

을 물기도 했다.

결국 어머니는 아들이 농장 일에 맞지 않

다는 결론을 내리고 학에 보내기로 하

다. 여기에는 뉴턴 집안과 가까이 지내면서

그의 재능을 일찌감치 간파한 배빙턴

(Humphrey Babington)의 역할이 컸다.

배빙턴은 자신이 특별연구원으로 있던 케임

브리지 학교의 트리니티 칼리지(Trinity

College)에 뉴턴이 입학할 수 있도록 추천

해 주었던 것이다. 게다가 배빙턴은 집안 사

정이 좋지 않았던 뉴턴이 자신의 급사로 일

하도록 배려해 주었다.

당시의 케임브리지 학은 학문을 탐구하

기에 적합한 곳이 아니었다. 여전히 중세 시

절의 교육과정을 답습하고 있었고, 과학을

비롯한 새로운 학문은 거의 가르쳐지지 않았

다. 뉴턴은 혼자의 힘으로 원하는 공부를 하

기로 결심하고 끊임없이 책 속으로 파고들면

서 깊은 사색에 빠졌다. 학 시절에 그는

갈릴레오 (Galileo Galilei), 케플러

(Johannes Kepler), 베이컨(Francis

Bacon), 데카르트(Rene Descartes), 보일

(Robert Boyle) 등을 비롯한 과학혁명의 선

구자들을 열심히 연구하 다.

1665년에는 페스트가 유행하여 케임브리

지 학이 휴교령을 내렸다. 뉴턴은 고향인

올즈소프로 돌아갔다. 훗날 뉴턴은 귀향이

젊은 날에 있었던 가장 운 좋은 사건으로 회

고하 다. “내가 완성한 연구는 모두 페스트

가 퍼지고 있었던 1665년과 1666년의 2년

동안에 이루어진 것이었다. 그 때만큼 수학

과 철학을 마음에 두고 중요한 발견을 한 적

은 없었다.”뉴턴의 중요한 과학적 업적인

만유인력의 법칙, 미적분학, 색깔에 관한 이

론은 모두 1666년에 이루어진 것으로 알려

져 있다. 이에 따라 과학의 역사에서는

1666년을‘경이의 해’(Annus mirabilis)로

칭하고 있다.

뉴턴은 1667년에 케임브리지 학 트리니

티 칼리지의 특별연구원이 되었고, 1669년

에는 루카스좌 교수(Lucasian Professor)

가 되었다. 뉴턴이 교수가 되었던 데에는 그

의 스승이자 그와 이름이 같은 아이작 배로

(Issac Barrow)의 배려 덕분이었다. 배로는

1663년에 케임브리지 학에 루카스 수학

강좌가 신설되자 초 교수로 부임해 왔는

데, 자신보다 12살 어리지만 학문적으로 뛰

어난 뉴턴에게 많은 호의를 베풀었다. 배로

는 1669년에 26살의 어린 뉴턴에게 교수의

자리를 물려주고 오랜 꿈이었던 성직으로 자

리를 옮겼다.

뉴턴은 케임브리지 학에서 광학을 강의

하면서 망원경의 개량에 힘을 쏟았다. 당시

에 널리 사용되고 있었던 굴절망원경은 색수

차나 구면수차 때문에 상이 찌그러지거나 흐

릿하게 보 기 때문이었다. 뉴턴은 볼록렌즈

신에 오목거울을 사용하는 방법에 착안하

여 훌륭한 반사망원경을 만들었다. 그는

1671년에 반사망원경을 국왕인 찰스 2세에

게 기증하 고, 찰스 2세는 답례로 뉴턴을

왕립학회의 회원으로 추천하 다. 뉴턴은 5

인치 정도에 불과했던 망원경 덕분에 일약

유명한 과학자가 되었다.

1684년 어느 날, 뛰어난 천문관측자인 핼

리(Edmond Halley)가 뉴턴을 찾아왔다.

∙∙

31 기계저널 CMYK

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Journal of the KSME, Jul. 2008│31

그것은 뉴턴이 만유인력의 법칙을 세상에 공

표하는 계기가 되었다. 핼리는 뉴턴에게 다

음과 같은 질문을 했다. “선생님, 만약 거리

의 제곱에 반비례라는 힘을 받고 움직이는

물체가 있다면 그것은 어떤 궤적을 그리게

됩니까?”뉴턴은 즉시 답했다. “그것은 타

원이지요.”“왜 그럴까요?”“그야 내가 전에

계산한 적이 있는데 … ”

핼리의 방문을 계기로 뉴턴은 1687년에

자신의 가장 유명한 저서인 <자연철학의 수

학적 원리>(Philosophiae Naturalis

Principia Mathematica)를 완성하 다. 그

책은 보통 줄여서 <프린키피아>(Principia)

로 불린다. 핼리는 계속해서 뉴턴의 집필을

격려했을 뿐만 아니라 출판을 약속했던 왕립

학회의 재정 상태가 나빠지자 자신의 사재를

털기도 했다. 1705년에 핼리는 뉴턴의 <프

린키피아>를 이용하여 혜성의 주기를 예언했

으며, 1758년에는 핼리의 예언 로 혜성이

다시 나타났다. 그 혜성은 핼리의 업적을 기

려‘핼리 혜성’으로 불린다.

<프린키피아> 초판은 라틴어로 씌어졌고

전체 분량이 510쪽에 달하며 세 권으로 구

성되었다. 그 책에서 뉴턴은 운동에 관한 논

의를 정의, 공리, 법칙, 정리, 보조정리, 명제

등으로 분류해서 체계적으로 전개하 다. 제

1권은 진공 중의 입자의 운동을 다루고 있

다. 제1권의 처음 부분에는 관성의 법칙, 힘

과 가속도에 관한 법칙(F�ma), 작용-반작

용의 법칙 등 세 가지 운동법칙이 등장한다.

제2권은 유체역학에 해당되는 것으로서 정항

이 있는 매질 내의 운동을 다루고 있다. 제2

권에서 뉴턴은 소용돌이의 원심력에 의해 행

성의 운동을 설명했던 데카르트의 이론을 반

박하고 있다. 제3권은 천체역학에 해당한다.

여기서 뉴턴은 거리의 제곱에 반비례라는 힘

을 가정하여 케플러의 법칙을 증명하고, 이

를 바탕으로 지구의 세차운동, 달의 불규칙

한 운동, 조석운동, 혜성의 운동 등을 설명하

다.

<프린키피아>의 출판을 계기로 뉴턴은 유

럽 전역에 명성을 떨쳤고 많은 사람들의 주

목을 받았다. 이러한 반응이 더욱 놀라운 것

은 <프린키피아>가 매우 어려운 책이기 때문

이다. 특히, <프린키피아>는 간편한 수학적

방법이 아닌 일일이 도형이 수반되고 증명이

요구되는 기하학적 방법을 채택하고 있어서

전문적인 학자들도 그 책의 세부적인 내용을

이해하기 어려웠다. 더구나 데카르트의 기계

적 철학의 향이 강했던 유럽 륙에서는

원격 작용이라는 성격을 가진 만유인력을 도

입한 사실 때문에 반발이 더욱 거셌다. 그러

나 <프린키피아>가 커다란 충격과 깊은 인상

을 남긴 것은 분명한 사실이다. 무엇보다도

<프린키피아>를 통해 오랜 기간 동안 분리되

어 왔던 지상계에 한 과학과 천상계에

한 과학이‘뉴턴과학’(Newtonian Scie-

nce)으로 종합될 수 있었던 것이다.

뉴턴은 평생 동안 오늘날과 같은 의미의

과학연구에만 몰두한 사람이 아니었다. 사실

상 뉴턴이 가장 많은 관심을 기울인 분야는

연금술이었다. 그는 수학보다 연금술을 더

좋아했으며, 수학에 너무 많은 시간을 빼앗

기는 현실을 안타까워했다. 그는 다른 연금

술사들과 마찬가지로 보통의 금속을 금으로

바꾸는‘현자의 돌’을 믿었고 그것을 찾는

데 많은 시간을 소비했다. 뉴턴이 남긴 자료

중에는 연금술을 다룬 <화학 색인>(Index

■ 세상을바꾼과학기술자들 ■

32 기계저널 CMYK

32 기계저널 CMYK

32│ 기계저널 제48권 제7호

Chemicus)이 있는데, 그 자료는 큰 제목만

879개이며, 분량도 100쪽을 넘는다.

뉴턴이 연금술에 몰두한 이유는 무엇이었

을까? 아마도 뉴턴은 가장 작은 입자에서 가

장 큰 별에 이르는 모든 물질의 근원적 성질

에 해 궁금했을 것이다. 과학자라면 이러

한 모든 것을 알고 있어야 된다고 생각했을

것이다. 게다가 뉴턴은 연금술에 관심을 가

지고 있었기 때문에 분리된 상태에서 작용하

는 힘의 개념을 자연스럽게 도입할 수 있었

다. 물론 연금술과 달리 뉴턴이 다룬 힘은

정량적으로 정의할 수 있도록 변형된 것이었

으며, 여기에 뉴턴의 공적이 있다.

뉴턴의 이러한 면모는 20세기의 유명한

경제학자인 케인즈(John Maynard

Keynes)에 의해 본격적으로 조명되기 시작

하 다. 케인즈는 뉴턴이 사망한 지 200여

년이 지난 후에 뉴턴의 연금술과 신학에 관

한 수많은 문서를 발굴하 다. 이러한 문건

을 바탕으로 케인즈는 다음과 같이 평가하

다. “뉴턴은 이성의 시 를 개척한 사람이

아니었다. 그는 최후의 마술사 다.”

뉴턴은 1696년부터 런던의 조폐국에서 일

했다. 처음에는 조폐국 감사 지만 1699년

에는 국장으로 승진하 다. 당시에 뉴턴은

런던의 위조지폐범들에게 공포의 상이었으

며, 실제로 그가 재직하던 동안 수많은 위조

지폐범들이 교수 로 보내졌다. 뉴턴은

1703년에 왕립학회의 회장으로 추 되어 죽

을 때까지 회장직을 유지하 다. 당시에 왕

립학회의 회의에 참석했던 사람은 다음과 같

이 회고하 다. “그가 참석했다는 사실이 좌

중에 자연스러운 경외감을 불러 일으켰다.

거기에는 가벼움이나 무례함이 있을 수 없었

다.”

<프린키피아>와 쌍벽을 이루는 뉴턴의 저

작으로는 1704년에 발간된 <광학>(Opticks)

을 들 수 있다. <광학>은 <프린키피아>와 달

리 어로 씌어졌으며 실험에 의한 과학연구

를 강조하 다. 뉴턴은 <광학>에서 빛을 입

자로 보고 새로운 실험도구인 프리즘을 이용

하여 빛과 색의 다양한 성질에 해 논의하

다. <광학>은 뉴턴의 과학적 재능을 확고

부동한 것으로 만들었다. 국 최고의 과학

자가 평민인 것을 안 앤 여왕은 1705년에

케임브리지 학을 방문하여 뉴턴에게 기사

의 작위를 내렸다.

뉴턴은 1727년에 85세의 나이로 세상을

떠났다. 조산아 던 뉴턴이 일반적인 생각과

는 달리 장수했던 셈이다. 뉴턴은 국의 왕

이나 위 한 정치가가 묻힌 웨스터민스터

사원에 안치되었다. 그의 묘비에는 서두에서

언급한 포프의 시가 새겨져 있다. 그런데 그

시 바로 밑에 어떤 사람이 낙서를 했다. “과

도한 밝음은 사람의 눈을 현혹시킨다. 신이

말했다. “아인슈타인이여 나오라.”그러자 모

든 것이 다시 어두워졌다.”

학회 사무국 : [email protected]

33 기계저널 CK

33 기계저널 CK

테 마 기 획

담당위원 이 응 식

●우주개발의현황및계획

●위성활용

●고해상도관측위성개발기술

●소형인공위성개발현황

●우주발사체체계신뢰도증진과비행안전기술

●달탐사기술

한국의우주기술및개발

34 기계저널 CK

34 기계저널 CK

우리나라 우주개발의간단한 역사

우리나라가 본격적으로 우주개

발에 착수한 것은 국의 Su-

rrey 학과 협력을 통해 소형과

학실험위성‘우리별 1호’의 개발

을 시작한 1990년 초라고 할

수 있지만, 그 이전에도 로켓개발

등 우주개발과 관련된 기술개발

이 진행되었다. 1980년 이전에

학 및 연구소 등에서의 로켓

개발은 꾸준히 진행되었고 나름

로의 성과도 있었다.

한국 최초의 로켓개발은 1958

년 국방과학기술연구소에서 수행

되어 1959년 7월 인천 해안에서

1단, 2단, 3단 로켓을 성공적으로

발사했다. 인하공 학은 1959

년 4월부터 병기공학과 학생과

교수들이 중심이 되어 로켓 개발

을 시작했고, 1970년 초까지 몇

차례에 걸쳐 로켓발사시험을 시

도하 다. 공군사관학교는 1969

년부터 로켓연구를 시작했고,

1973년 봄까지 AXR-300 3호

기의 발사까지 진행하 다. 한편

국방과학연구소의 로켓 연구는

1972년 2월부터 시작되었으며,

1978년 9월에는 미국의 나이키

허큘리스를 모델로 삼은 국산 유

도탄을 개발하여 발사시험하는

데 성공함으로써 우리나라의 로

켓 개발에 새로운 역사를 개척하

다.

우리나라 최초의 위성개발은

KAIST 인공위성연구센터의 우리

별 1호가 1992년 8월 아리안 3

발사체로 남미 꾸르우주센터에서

발사되면서 시작되었으며, 우리별

1호는 우리나라의 첫 인공위성으

로서 우리나라가 전세계에 인공

위성 보유국가로 등록될 수 있게

하 다. 우리별 1호 개발은 위성

분야 기술인력 양성 및 우주 기

초기술 확보차원에서 KAIST가

국 Surrey 학의 기술을 전

수받아 42kg급 소형 인공위성을

제작하 으며, 그 후 1993년에 2

호, 1999년에 3호 위성을 자체개

발하는 실적을 거두었다. 소형과

학실험위성인 과학기술위성 1호

는 2003년 9월 러시아의 코스모

스 발사체로 발사되었다. 한편,

민간부문에서는 무궁화위성1호가

1995년 8월 발사되면서 첫 상용

위성으로서 통신방송위성 시 를

열었으며 그 후 1996년에 2호,

1999년에 3호, 2006년에 5호를

발사하 다.

34│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획● 한국의우주기술및개발

우주개발의현황과계획

공 현 철∙한국항공우주연구원 정책개발팀, 선임연구원 _e-mail : [email protected]

이 에서는 우리나라 우주개발의 간단한 역사와 현황, 우주개발을 왜 해야 하는가 그리고 우리나라

우주 개발 계획 등에 하여 소개한다.

35 기계저널 CK

35 기계저널 CK

우리나라 최초의 실용위성인 다

목적실용위성 1호를 미국의 TRW

사와 기술협력을 통해 한국항공우

주연구원이 개발하여 미국 반덴버

드 공군기지에서 토러스발사체로

1999년 12월 발사에 성공하 다.

다목적실용위성 1호의 성공적인

개발을 통해 축적된 기술을 바탕

으로 국내 주도로 개발된 1m급 고

해상도 지구관측위성인 다목적실

용위성 2호는 2006년 7월 러시아

플레체스크 발사장에서 로콧 발사

체로 발사하는 데 성공하 다.

로켓분야에서는 한국항공우주

연구원이 고체추진제를 사용하는

1단형 과학로켓(KSR-I)을 1993

년 발사에 성공하 고, 2단형 중

형과학로켓(KSR-II)을 1997년과

1998년에 발사하 으며, 2002

년 11월에는 국내 최초로 액체추

진기관을 이용한 과학로켓(KSR-

III)를 성공적으로 발사하 다.

우리나라의 우주개발현황

우리나라는 2006년 7월 다목

적실용위성 2호를 성공적으로 발

사하여 현재 운용 중이다. 다목적

실용위성 2호의 광학탑재체는 해

상도 1m급의 상을 얻을 수 있

지만 구름 등으로 흐린 날씨나

밤에는 상을 얻을 수 없지만,

흐린 날씨나 밤에도 상관없이 해

상도 1m급 전천후 상을 얻을

수 있는 전천후 상레이더(SAR)

를 탑재한 다목적실용위성 5호를

개발 중에 있으며, 해상도가 1m

보다 적은 즉, 보다 정 한 상

자료를 얻을 수 있는 다목적실용

위성 3호도 동시에 개발 중에 있

다. 다목적실용위성 5호 및 3호

처럼 지구 저궤도 위성을 개발하

는 것 외에도 지구정지궤도 상에

위치하면서 악기상시 10분 이내

관측이 가능하며, 통신 및 해양관

측 등에 활용할 통신해양기상위

성도 개발 중에 있다.

우주발사체분야에서는 현재

100kg급 소 형 위 성 발 사 체

(KSLV-I)가 러시아와의 협력으

로 진행되고 있는데, 금년(2008

년) 12월 중에 전남 고흥군 외나

로도에 위치한‘나로’우주센터에

서 발사될 예정이다. 1990년 부

터 과학로켓(KSR-I, KSR-II,

KSR-III)를 개발하여 고체 및 액

체 추진기관에 의한 과학로켓 개

발경험과 축적된 기술을 활용하

여, 위성발사에 활용되는 우주발

사체를 개발하여 발사에 성공하

면, 우리나라는 자국의 위성을,

자국의 땅에서, 자국의 로켓으로

발사하는 세게 아홉 번째 위성자

력발사국가의 지위를 얻게 되는

것이다.

아울러 최근에는 우주응용기술

의 개발을 위해 많은 노력을 기

울이고 있는데, 그 예로서 지구관

측위성을 이용한 원격탐사기술

개발, 우주정거장 사업 참여를 통

한 우주공간에서의 과학실험 공

간 확보, 위성항법시스템 사업,

우주인 배출 사업 등 점차 우리

나라의 우주분야도 실생활에의

이용분야에 중점을 두고 발전해

Journal of the KSME, Jul. 2008│35

우주개발의현황및계획

그림 1 한국의 우주개발 현황

(a) 다목적실용위성 2호 (b) KSLV-I 모형 (c) 우주인[이소연(좌), 고산(우)]

36 기계저널 CK

36 기계저널 CK

나아가고 있다.

유인우주기술의 확보 및 우주

과학문화의 확산을 목표로 하는

우주인 배출사업은 2006년 4월

부터 수개월에 걸친 선발과정을

거쳐 2006년 12월에 최종 후보

2인을 선발하 고, 러시아의 협

력을 받아 우주인 훈련을 마치고

국제우주정거장에 올라가서 과학

실험을 수행하게 된다. 이로써 우

주인 배출사업은 유인우주기술확

보를 통한 과학기술향상 및 국제

적 위상 제고, 산업계 전반에 걸

친 광범위한 파급효과 등에 따른

경제적 가치 창출 이외에도, 우주

인을 성공적으로 배출함으로써

국가의 자존심과 국민의 자긍심

을 고취할 수 있으며 청소년들에

게 과학기술의 꿈을 키워주게 될

것이다.

왜 우주개발을 해야하는가?

앞에서 언급한 것 같이 우리나

라는 위성, 우주발사체, 우주인

배출 및 위성항법시스템 개발 등

우주개발을 위한 노력을 기울이

고 있다. 그렇다면 왜 우주개발을

해야 하는가에 한 답변이 필요

할 것이다. 첫째로, 우주기술의

활용을 통하여 삶의 질 제고에

기여한다. 인공위성의 이용범위가

통신∙방송, 환경∙기상∙해양관

측 및 자원탐사 등 지속적으로

확 되고 있는 추세이다. 특히,

위성을 이용한 원격진료, 화상회

의 등의 산업을 창출∙발전시켜

우리 생활에 편리함을 가져다주

고, 간접적으로 MRI∙CT 같은

의료장비, 전자레인지, 태양전지,

연료전지 등의 산업 창출로 윤택

한 삶을 제공한다. 둘째로, 산업

구조 고도화에 기여한다. 우주개

발은 기술선도산업의 핵심으로서

관련 사업에 기술이 파급되어 국

내 산업구조의 고도화를 촉진시

키는 역할이 기 된다. 특히 초정

가공 조립기술, 고품질 전자부

품기술 및 극한 환경기술 등이 결

합된 미래지향형 첨단기술의 복합

체라 할 수 있다. 셋째로, 외교통

상 분야 및 국가안보 분야의 핵심

적 역할을 수행한다. 이를 통해

우리나라의 안전을 유지하고, 동

북아 지역의 안전에 기여한다. 또

한 안보 감시체계를 확립하여 자

주적 정보의 획득 및 관리가 가능

하다. 이렇듯 항공우주의 개발은

국가 위상을 제고할 뿐만 아니라

전파사용, 공사용, 항로개설, 미

36│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

그림 2 국가 우주개발진흥 기본계획

37 기계저널 CK

37 기계저널 CK

사일 협정 등 외교통상 분야의 주

요 통로 역할을 수행한다.

우리나라의우주개발계획

우주개발진흥법 및 우주개발

진흥기본계획

우주개발의 고비용 고위험의

특수성을 감안하여 우주개발을

종합적이고 체계적으로 사전에

조정하여 국가자원이 효율적으로

결집되도록 하고자 하는 취지에

서 2004년 초부터 제정을 위한

노력을 하여, 2005년 5월에 제

정∙공포되었고, 그 해 12월에

정식으로 발효 되었다. 우주개발

진흥법 시행으로 교육과학기술부

는 5년마다‘우주개발진흥기본계

획’을 수립하고 매년 2월 말까지

‘연도별 시행계획’을 수립하여

우주개발을 수행하도록 하 다.

‘우주개발진흥기본계획’은 첫

째 독자적 우주개발능력 확보를

통한 우주강국 실현, 둘째 우주산

업의 세계시장 진출을 통한 국민

경제 발전에의 기여, 셋째 우주공

간의 역확보 및 우주활용으로

국민 삶의 질 향상, 그리고 마지

막으로 성공적 우주개발을 통한

국민의 자긍심 고취라는 4 목

표로 이루어져 있다. 특히, ‘우주

개발진흥기본계획’의 핵심내용은

첫째 우주기술자립화를 위해 현

재‘사업 중심’의 우주개발사업

을‘핵심기술확보 중심’으로 전

환하고, 둘째 위성체∙발사체 기

술 자립화 이후 중장기적으로 행

성탐사 프로그램도 검토 추진하

며, 이를 위해 행성탐사에 한

기초연구 및 선행연구를 추진하

기로 하 다. 셋째, 기초기술 연

구를 강화하여 원천기초기술 개

발 능력을 제고하고, 이를 통한

우주개발 전문인력 양성 등 우주

개발을 위한 기초기반을 강화하

기로 하 다. 넷째, 효율적인 사

업 추진을 위해 우주개발사업의

관리체계를 강화하기로 하 다.

이에 따른 국가전체적인 우주

개발 프로그램을 시스템 중심으

로 나타내면 다음 그림과 같다.

우주개발 계획

우리나라는 현재 진행되고 있

는 우주개발은 크게 위성체 개발,

우주발사체 개발, 우주인 배출 및

위성항법 등 우주활용 등으로 구

분할 수 있다. 2008년 말에‘우

리 땅에서 우리 위성을 우리 발

사체로 발사’에 성공하고 나면

지금까지 진행되어 온 우주개발

1단계 목표를 이룩하게 된다. 그

러면 우주개발진흥법에 따른 우

주개발진흥기본계획의 우주개발

을 위한 세부 실천로드맵에 따라

2020년까지 달 탐사 위성 1호를

발사한다는 야심찬 계획을 진행

할 예정이다. 이어 2025년까지

는 달 착륙선인 달 탐사 위성 2

호도 발사할 계획이다.

우주 기술력 측면에서 달 탐사

에 앞선 가장 큰 과제는 2017년

정도에 추력 300톤급의 한국형

발사체를 개발하는 것이다. 이러

한 발사체 기술은 달에 가는 기

술과 더불어 발사체 기술의 상용

화 및 산업화도 가속화시키게 될

것이다.

우리나라뿐만 아니라 미국, 러

시아, 중국, 일본 및 인도 등도

달탐사에 많은 노력을 기울이는

것은 인류의 과학적 호기심 충족

에 의한 기술개발이라는 외형적

이유 외에도, 우주 패권 경쟁에

비, 첨단 우주기술을 개발하고

우주에 한 지배를 바탕으로 우

주 자원 및 미래 에너지를 확보

하려는 목적이 있기 때문이다.

국내 우주탐사 기술의 수준은

기반구축 단계이지만, 국내 위성

체 및 발사체 개발 기반기술은

우주탐사 관련 기술 개발로 활용

될 것이고, 2008년 한국 최초의

우주인 배출을 계기로 유인 우주

기술과 유인 우주선을 포함한 다

양한 우주탐사 기술을 습득하게

될 것이다.

우리나라는 선진 우주개발국들

보다 40년 가량 늦은 1990년에

본격적으로 우주개발사업을 시작

하 으나 약 15년이 지난 지금

우리나라의 우주기술 수준은 국

내주도 개발에서 기술자립화 단

계로 나아가는 등 비약적인 성과

를 이뤄나가고 있는 만큼, 앞으로

도 우주개발 분야에서 국제적인

무 에서 일정 이상의 역할을 할

수 있을 것으로 기 된다.

Journal of the KSME, Jul. 2008│37

우주개발의현황및계획

38 기계저널 CK

38 기계저널 CK

지구관측위성 활용

며칠 전 남극의 빙하 중 서울

면적만한 크기가 떨어져 나간 것

을 인공위성 상을 이용하여 확

인되었음을 TV를 통해 지켜보았

다. 지구온난화로 인한 이와 같은

빙하면적의 감소는 세계의 해수

면 높이를 변화시킴으로써 전 지

구적 규모의 기후변화를 가져오

게 될 것인데, 투모로우와 같은

화 속에서나 일어날 수 있는

일들이 실제로도 일어날 수 있다

는 불안을 느끼게 한다. 앨고어

(전)미부통령과 2007년 노벨 평

화상을 공동수상한 IPCC (Inter-

governmental Panel on Cli-

mate Change)는 기후변화와

관련된 전 지구적 위험을 평가하

고 국제적 책을 마련하기 위해

설립된 유엔

산하 국제 협

의체이다. 즉

세계 인류의

평화를 위해서

는 이제는 인

권문제 못지않

게 기후변화가

미치는 향이

지 하다고 평

가하게 된 것

이다.

21세기에 들

어서면서 세계

는 각국을 중

심으로 하여

개발해오던 지

구관측위성 자

료의 활용을

전지구관측시

38│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획● 한국의우주기술및개발

위성활용

이 주 진∙한국항공우주연구원 위성정보연구소, 소장 _e-mail : [email protected]

이 에서는 지구관측위성 및 위성항법시스템이 어떠한 분야에 활용되어 우리의 안전과 삶의 질 향상

에 기여하고 있는지를 간단히 소개하고자 한다.

온난화로 붕괴된 남극 거 빙붕

39 기계저널 CK

39 기계저널 CK

스템(GEOSS; Global Earth

Observation System of

Systems) 구축이라는 명목 하에

위성자료를 한데 모아서 기후변

화 및 자연재해 등과 같은 전 세

계인의 안녕과 직결되어 있는 문

제를 해결하기 위해서 공동 활용

하고자 하는 움직임이 이미 개념

설계를 끝내고 구체화 단계에 들

어서고 있다. 또한 유럽에서는

GEOSS의 유럽 모듈인 GMES

(Global Monitoring of Envi-

ronment and Security)를 유

럽연합(EC)과 ESA(Euro-pean

Space Agency) 중심으로 구축

하고 있으며, 가까운 일본에서도

지구관측위성 자료 활용의 우선순

위 중 재난재해 모니터링에 크게

비중을 두고 추진하고 있다. 이와

같은 전 세계적인 추이에 근거해

볼 때에 우리나라에서의 위성자료

활용도 국민을 자연재해로부터 안

전하게 보호할 수 있는 방안을 제

시하는 데 활발히 이용되어야 한

다고 생각된다.

인공위성으로 관측이 가능한

자연재해는 태풍, 홍수, 산불, 산

사태, 지진, 해일, 유류 유출 등

이 있다.

매년 여름-초가을에 걸쳐서 우

리나라에 큰 피해를 가져오는 태

풍은 TV의 일기예보를 통해 볼

수 있는 가장 익숙한 인공위성

상의 활용 예라고 할 수 있다.

무풍지 인 태풍의 눈은 구름이

없으며, 그 주위를 거 한 구름

가 발달되어 있는데, 정지기상위

성을 이용하여 지속적으로 관측

하게 되면 이동경로를 예측할 수

있게 된다. 체로 태풍이 이동할

때에 홍수가 동반되는데, 우리나

라 자연재해 중 태풍과 홍수 피

해의 비율이 80% 이상을 차지하

고, 상습피해지역은 동지방, 낙

동강변, 임진강변, 해안도시 등이

있다. 위성 상 기반의 홍수모니

터링은 사전 예방차원의 연구 및

홍수 피해분석에 있어서 고해상

Journal of the KSME, Jul. 2008│39

위성활용

인공위성으로 관측 가능한 자연재해

Severe storm

Landslide

Earthquake

Oil Spill

Forest Fire

Floods

40 기계저널 CK

40 기계저널 CK

도 위성 상이 많이 활용되고 있

는데, 침수위험도, 홍수 피해지도

제작, 홍수 범람 예측 시뮬레이션

등에 인공위성자료가 필수적이다.

2004년 12월 26일에 서남아

시아에서 발생한 지진해일로 인

해 수십만 명의 인명피해가 있었

던 것을 생생히 기억할 것이다.

당시 인도네시아, 태국, 싱카포르

등의 국가들이 미국 및 유럽의

위성운 기관에 비상 관측을 요

청한 결과 피해지역이 단시간 내

에 관측되었다. 지진해일로 인한

피해 이전의 인도네시아 반디아

체 위성 상을 보면 푸른 나무와

리조트들이 아름답게 어우러져

있는데, 지진해일 이후의 위성

상에는 도저히 동일지역이라고

말할 수 없을 만큼 철저히 파괴

되어 있음을 확인할 수 있다. 인

공위성을 통한 관측은 지진해일

피해지역 및 규모를 파악할 수

있기에 구조 및 복구를 위한 기

초 자료로 활용될 수 있다. 이와

같은 자연재해는 미리 예측할 수

있으면 수많은 인명피해를 줄일

수 있으련만, 아직도 완벽한 예측

방법은 연구가 진행 중 이라고

할 수 있다. 캐나다에서 개발/운

중인 레이더자료는 지각변위

를 비교∙분석함으로써 지진이

발생한 지역을 알 수 있고, 프랑

스는 조만간 지진발생을 관측하

기 위해 특별히 개발한 센서를

발사할 계획이다.

2007년 12월에 태안에서 발생

한 유조선 충돌로 인한 유류 유

출은 아직도 우리의 기억에 생생

하게 남아 있으며, 그곳 주민들에

게는 당분간 악몽으로 남아 있을

것이다. 체로 이와 같은 사고

발생 시에는 해상의 기상상태가

좋지 않기 때문에 광학 상을 얻

기는 매우 힘들고, 구름의 유무에

관계없이 관측이 가능한 레이더

상이 매우 유용하게 활용될 수

있다. 2007년 12월 7일 07시

15분경 유조선 HEBEI SPIRIT호

와 부산 삼성 1호의 충돌로 유류

유출사고가 발생한 후 약 4일 후

인 12월 11일에 유럽의 EN-

VISAT ASAR로 촬 된 상을

보면 그림 중앙에 어둡게 보이는

부분이 유출된 기름인데 태안반

도 내에 상당히 넓게 퍼져 있음

을 확인할 수 있다. 이와 같은 레

이더 상을 이용한 정확한 피해

면적 산출은 추후 이의를 제기할

수 있는 보상과 관련된 일들을

진행할 때에 확실한 백업자료가

될 수 있다. 이뿐만 아니라 유류

유출 이후의 환경복구를 수행할

때에도 정확한 자료에 기인하여

수행해 나갈 수 있는 기초 자료

로도 활용할 수 있다.

40│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

지진해일 이전의 반디아체 위성 상 지진해일 이후의 반디아체 위성 상

41 기계저널 CK

41 기계저널 CK

위성항법 활용

위성항법시스템 ( G N S S ;

Global Navigation Satellite

System)은 전 세계에 있는 사용

자가 위치와 시각을 계산할 수

있도록 항법위성에서 항법 신호

를 제공하는 시스템이다. 현재 개

발된 시스템으로 미국의 GPS

(Global Positioning System),

러시아의 GLONASS(GLobal

NAvigation Satellite System)

가 있으나 GPS만 정상적으로 운

용되고 있다.

GPS는 최초 군사적인 목적으

로 개발되었으며 1978년 2월 최

초의 위성이 발사되어 1995년

정상 운용(FOC; Full Opera-

tion Capability) 단계에 진입하

다. 2000년 5월 1일 고의잡음

(SA; Selective Availability)이

제거되어 보다 정확한 위치정보

를 사용자가 계산할 수 있게 되

었다. GLONASS는 러시아가

1976년 개발을 시작하여 1991년

전 세계에 서비스를 제공하 으

나 현재 14개의 위성만 운용되어

정상적으로 사용할 수 없다.

위성항법시스템은 서비스 역

에 따라 전 지구 위성항법시스템

과 지역 위성항법시스템으로 나

눌 수 있다. 전 지구 위성항법시

스템은 지구 전체를 서비스 상

으로 하는 시스템으로 고도 약 2

만 km를 선회하는 24-30 기 위

성으로 구성되며 미국의 GPS,

유럽연합의 Galileo(개발 중), 러

시아의 GLONASS(정상화 진행

중), 중국의 COMPASS(개발 예

정)를 예로 들 수 있다. 지역 위

성항법시스템은 특정 륙 혹은

국가를 서비스 상으로 하는 시

스템으로 3-7기의 지구동기궤도

위성으로 구성되며 일본의

JRANS(개발 예정), 인도의

IRNSS(개발 예정)가 있다.

위성항법시스템의 활용은 우리

주변 어디에서나 볼 수 있으며,

가장 좋은 예가 차량용 네비게이

터이다. 네비게이터는 전자지도

위에 GPS를 이용하여 차량의 위

치를 실시간으로 표시를 해주는

장치를 말한다. 지금은 이러한 기

본정보는 물론이고 관련 교통정

보를 포함하여 다양한 서비스를

제공해준다. 차량용 네비게이터의

예에서 보듯 위성항법시스템의

활용은 다양하다. 이를 분류하면

크게 항법용 보강시스템 분야, 시

각동기 분야, 텔레매틱스 분야,

정 측량 분야 등으로 나눌 수

있다.

고도 약 2만 km에서 받는 위

성의 신호를 사용하는 위성항법

시스템은 성능의 한계를 지닐 수

밖에 없다. 이런 위성항법시스템

Journal of the KSME, Jul. 2008│41

위성활용

ENVISAT ASAR로 촬 한 태안 유류유출 GPS 위성군

42 기계저널 CK

42 기계저널 CK

의 성능을 향상하는 방법으로 보

강시스템이 사용되며 표적인

사용분야가 항공용 보강시스템과

해양용 보강시스템이다. 항공용

보강시스템은 항공기의 항로 운

행과 관련되어 있으며, 보강시스

템 중에서 가장 엄격한 요구사항

을 지닌다. 항공용 보강시스템은

안전성과 신뢰성이 제일 중요시

되는 분야이기 때문이며, 정확도

이외에 신뢰성과 관련된 무결성

성능도 요구된다. 항공분야에 위

성항법시스템을 활용하면 비행시

간 단축, 연착횟수감소, 연료절

감, 안전도 증가 그리고 공항처리

능력 향상 등을 기 할 수 있다.

관련 표준은 ICAO(Interna-

tional Civil Aviation Organiza-

tion; 국제민간항공기구)에서 추진

하고있으며, 표적인항공용보강시

스템으로는 미국의 WAAS(Wide-

Area Augmentation System)

와 LAAS (Local-Area Aug-

mentation System)가 있다. 해

양용 항법에서 연안 해역의 항행,

협수로 또는 항만의 입출항에서

는 GPS만으로는 안전과 직결되

는 요구사항을 만족하지 못하므

로 해양용 보강시스템이 활용된

다. 해양용 보강시스템은 수로 측

량, 해양 조사 등 다양하게 활용

된다. 해양 분야에 사용되는 장비

는 국제 기준에 의해 개발되고

42│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

항공용 보강시스템 활용

GPS가 장착된 스웨터 GPS가 장착된 신발

해양용 보강시스템 활용

43 기계저널 CK

43 기계저널 CK

이 표준은 IMO(International

Maritime Organization; 국제

해사기구)의 권고안에 따른다.

CDMA(Code Division Mul-

tiple Access) 방식의 휴 전화

를 기준국은 필수적으로 시각동

기를 수행하여야 한다. 이때 위성

항법시스템이 사용되는데 위성항

법시스템은 정확한 위치 정보뿐

만 아니라 시각정보도 생성하기

때문이다. 전자상거래와 같이 정

확한 시각을 요구하는 분야에서

도 GPS를 이용한 시각을 활용하

고 있다. 텔레매틱스(telema-

tics)의 활용으로 운전자는 무선

네트워크를 통해 차량을 원격으

로 진단할 수 있으며, 교통 및 생

활 정보, 긴급구난 등 각종 정보

를 이용할 수 있다. 미국의 제너

럴 모터스(GM)와 모토롤라의 합

작회사인 온스타(On-Star)가 이

분야의 선두주자이며 위성항법시

스템을 이용해 서비스를 제공하

고 있다. 특히 교통사고가 났을

경우 위성항법시스템의 도움을

받아 자동적으로 사고차량의 위

치를 추적하고 가장 근접한 응급

구조 에 전달할 수 있다는 장점

이 있다.

위성항법시스템의 반송파 측정

값을 사용하는 경우 수 cm 이하

의 오차를 갖는 정 측량이 가능

하다. 위성항법시스템을 사용한

지적측량을 수행하여 지적도를

제작할 수 있다. 이러한 지적도는

토지분할, 지적확정, 하천관리,

도로개설, 취락구조 개선사업 등

에 사용될 수 있다. GPS를 장착

한 스웨터, GPS를 장착한 신발

등을 사용하여 미아방지에 활용

할 수 있다.

GPS는 군용과 민간용 신호가

구분되어 있으며, 미군은 군용신

호를 사용하여 정확한 위치를 결

정할 수 있다. 실제 미군이 수행

하는 전쟁에서 군용 GPS 수신기

가 사용되고 있으며, GPS를 이

용한 군용로봇, 유도미사일, 무인

정찰기 등 여러 분야에서 활용하

고 있다.

Journal of the KSME, Jul. 2008│43

위성활용

기계용어해설

자유피스톤압축기(free piston compressor)

피스톤에 걸리는 힘이 내부에서 항상 평형이 되도록 2개 피스톤의 크라운을 마주보게 설치한 것.

파괴인성(fracture toughness)

부재에 균열이 있는 경우에 그것을 기점으로 하중을 증가시키지 않더라도 균열이 커져서 파괴되는 성질.

포크형 연접봉(forked connecting rod)

연접봉의 단부에서 크랭크 핀과 결합하는 부분이 두 쪽으로 갈라진 모양의 연접봉.

공기 마이크로미터(air micrometer)

압력이 일정한 공기가 2개의 노즐로 기 중에 흐를 때, 유출부가 생겨 지시압에 생기는 미세한 변화로 비교 측정

하는 콤퍼레이터의 일종.

공기실(空氣室; air chamber)

팽창이나 압축성이 작은 액체가 급격한 속도 변화에 의해 충돌하거나 또는 압력 강하가 일어나는 것을 막기 위하여

설치한 공기가 들어 있는 칸.

공기 블리드 방식(air bleed system)

엔진의 보상장치로 쓰거나, 또는 연료의 무화를 원활하게 하기 위하여 연료 통로에 소량의 공기를 주입하는 방식.

44 기계저널 CK

44 기계저널 CK

2006년 7월 다목적실용

위성 2호의 발사 성공

으로 우리나라도 흑백 1m, 컬러

4m의 고해상도 상을 자력으로

확보할 수 있게 되었고, 지도제

작, 재난 관리, 공공부분 시설관

리 등에 사용하고 있으며 해외

판매도 실시하고 있다. 1994년

미국 정부가 군사 및 안보 기술

로 분류하 던 해상도 1m 수준

의 위성 상 사업화 승인을 계기

로 위성 상 시장의 규모가 폭발

적으로 증가하 으며, 상 공개

로 파생되는 새로운 부가가치산

업 시장이 확 되어 활성화되었

고, 구 어스는 전 세계의 많은

지역의 촬 상을 인터넷을 통

해 공개하고 있다. 해상도 1m는

685km 우주 공간에서 우리 집

을 찍으면 우리 집 앞에 세워둔

우리 차의 모습까지 구별할 수

있는 수준으로 버스와 승용차를

구분하며 승용차 수를 셀 수

있는 수준이다. 지상관측 카메라

는 략 해상도 1m 수준을 고해

상도 카메라로 분류한다.

위성관측 카메라는 상을 보

는 방법에 따라, 광학 카메라, 적

외선 카메라 및 상레이더 등으

로 구분할 수 있다. 광학카메라는

형 디지털 카메라와 같은 원리

로 물체에 반사되는 태양빛을 우

리 눈이 보듯이 사물을 찍는 방

식이며 제일 선명한 사진을 찍을

수 있고 디지털 사진을 보듯이

상물을 볼 수 있지만 밤이나

구름이 많은 악천후 기상상태에

서는 찍을 수 없는 단점이 있다.

44│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획● 한국의우주기술및개발

고해상도관측위성개발

이 응 식∙한국항공우주연구원 위성광학기술팀, 선임연구원 _e-mail : [email protected]

이 에서는 고해상도 관측위성에 해 소개하고 고해상도 광학카메라 개발에 필요한 주요기술에

하여 간단히 소개하고자 한다.

고해상도 카메라 개발 현황

위성명(국가) 발사연도 해상도

IKONOS (미국) 1999 1m(흑백), 4m(컬러)

QuickBird (미국) 2001 0.6m(흑백), 2.4m(컬러)

IGS (일본) 2003, 2006 1m(흑백)

EROS B1 (이스라엘) 2006 0.7(흑백)

KOMPSAT2 ( 한민국) 2006 1m(흑백), 4m(컬러)

Cartosat-2 (인도) 2007 1m(흑백)

Worldview-1 (미국) 2007 0.5m(흑백)

Geoeye-1 (미국) 2008 발사 예정 0.41m(흑백), 1.65m(컬러)

Pleiades (프랑스) 개발 중 0.7m(흑백), 2.8m(컬러)

표 1

45 기계저널 CK

45 기계저널 CK

Worldview-1과 Geoeye-1이

0.5m 이하의 해상도를 갖는 상

용 위성이며, 미국의 첩보위성 키

홀(KH)-11이 약 15cm 해상도를

갖는 것으로 알려져 있다.

적외선 카메라는 모든 물체가

온도에 따라 특징적인 적외선을

내뿜는 현상을 이용하여 방출되

는 열적외선을 감지하여 상 물

체를 구별하는 카메라이다. 상

물의 온도를 매우 정확하게 판별

하므로 비행기나 중장비 등이 시

동이 켜졌는지 꺼져있는지를 쉽

게 구별할 수 있으며 군에서 사

용하는 야간투시경도 적외선 카

메라의 일종이다. 위성 적외선 카

메라는 주로 첩보용 위성에 탑재

되어 사용되며 미국의 첩보 위성

인 키홀-12, 프랑스의 첩보위성

인 Helios에도 적외선 카메라가

탑재된 것으로 알려져 있다.

광학카메라나 적외선 카메라는

상물체에서 반사되는 햇빛이나

자체에서 방사되는 열적외선을

감지하는 수동형 센서이고 상

레이더는 센서 자체에서 상물

로 전자기파를 방사하여 반사된

신호를 수집하여 상을 구성하

는 능동형 센서이다. 상레이더

는 지상에서 사용하는 레이더와

비슷한 원리로, 위성이 지나가면

서 촬 하려는 곳의 지표면에 전

파를 쏘고 발사한 전파가 되돌아

오는 것을 동시에 수신한다. 지상

의 물체에 반사되는 전파는 반사

되는 물체의 형상이 담긴 정보를

가지고 위성으로 되돌아오며, 이

를 바탕으로 자동차, 비행기 모양

등을 레이더 상으로 확인 할

수 있다. 이런 위성은 레이더 신

호의 빔 폭에 따라 해상도가 결

정되며 전파를 쏘는 빔 폭을 조

절해 해상도를 높이거나 낮추는

방법을 쓴다. 고해상도 상을 얻

기 위해서는 비현실적으로 큰 안

테나가 필요하게 되어 해상도 증

는 안테나의 물리적 길이에 제

한을 받아왔다. 이러한 제한을 해

결하고자 제기된 것이 합성개구

면레이더이다. 합성개구면레이더

는 물리적 안테나 크기에 의존하

던 해상도를 안테나가 탑재되어

이동하는 비행체가 획득하는 여

러 개의 신호를 합성함으로써 물

리적으로 큰 크기의 안테나와 동

등한 효과를 얻어 해상도를 향상

시키는 시스템이다. 미국의 첩보

위성인 라크로스, 일본의 IGS,

독일의 SAR-Lupe 등도 레이더

를 탑재한 표적인 위성이며,

2010년에 발사 예정인 다목적

실용위성 5호에도 합성개구면레

이더가 탑재된다.

고해상도 관측위성 개발은 위성

의 눈에 해당하는 탑재체 개발과

탑재체를 안정적으로 보호하고 촬

환경을 제공하는 위성본체 개발

및 이들의 조립/ 시험 기술 분야로

구성된다. 여기에서는 관측위성 개

발에 필요한 주요 기술들에 하여

간략히 소개하고자 한다.

광학탑재체

광학탑재체는 광학, 전자, 기계

등 기술이 융합된 시스템 장치로

서 촬 상으로부터 입사되는

빛을 초점면에 모으는 반사경으

로 구성된 광학부와 초점면에 모

아진 빛을 전기 신호로 변환하는

검침기, 촬 된 상 데이터를 암

호화된 자료로 압축하여 지상으

로 전송하는 전자전송부 그리고

이들 광부품 및 전자 부품들이

최적의 성능을 안정적으로 낼 수

있도록 지지하는 기계구조부로

크게 구성된다. 카메라의 광학적

형태에 따라 구성되는 광구조 부

품의 형태나 기술적 난이도가 달

라지며, 최근의 세계적인 동향에

따르면 비교적 제작과 조립이 용

이한 2반사경식 광학계보다 성능

이 향상된 3반사경식이 선호되고

있으며 광학계의 열구조적 안정

성을 높이는 신소재 구조물이 적

용되고 있다. 광학계의 유효구경

은 관측고도와 지상 해상도에 의

해 두 개의 점광원(목표물)을 분

해할 수 있는 이론적 회절한계로

결정된다. 지상 685km 높이의

우주 상공에서 해상도 1m의

상을 위해서는 주반사경의 유효

구경이 0.6~0.8m 정도이며, 근

래 발사 예정인 Geoeye-1은 직

경이 1.1m이고 해상도가 15cm

인 키홀 위성은 직경 3m의 반사

경을 사용하는 것으로 알려져 있

다. 무중력 및 열적 환경 하에서

선명한 상을 촬 하기 위해서는

주반사경의 형상오차에 의한 파

면오차(WaveFront Error)가

Journal of the KSME, Jul. 2008│45

고해상도관측위성개발

46 기계저널 CK

46 기계저널 CK

20nm(RMS)보다 작아야 한다.

또한, 반사경의 무게가 증가하면

이를 안정적으로 지지해야 하는

기계 구조부의 질량도 따라서 증

가하고 위성체의 무게도 증가하

므로 무게를 최소화하기 위한 반

사경의 경량화 설계가 필수적이

다. 반사경 경량화는 열팽창 계수

가 매우 작은 제로도(zerodur)나

유엘이(ULE) 등의 유리 재질을

사용하여 형상 최적화하는 방법

과 열팽창 계수가 비교적 크지만

고강성 특성을 갖는 실리콘카바

이드(SiC)나 베릴륨(Be) 등의 재

질을 사용하여 경량화 비율을 높

이고 반사경의 온도 변화를 엄격

히 제어하는 방법 등이 사용된다.

최근에는 복합재를 사용하여 강

성을 최 화한 반사경 구조물에

얇은 제로도 반사경을 접착하는

복합재 반사경과 반사경 뒷면에

액추에이터를 장착하여 반사면을

원하는 형상으로 능동 제어하는

적응 광학 반사경 등의 경량화

기법에 한 연구가 미국을 중심

으로 활발히 진행되고 있다.

카메라의 초점면에 위치한 검

침기는 CCD 또는 CMOS 소자

가 사용되며 면적 CCD를 사용

하는 휴 용 디지털 카메라와는

달리 선형 CCD를 사용하여 스

캐너와 같은 원리로 촬 하는 푸

쉬부름(pushbroom) 방식이 일

반적이다. 위성 카메라는 고속으

로 이동하기 때문에 밝은 상을

얻기 위해서는 물리적 한계가 있

는 반사경의 직경을 키우는 방법

외에 노출 시간을 증가시키는 기

술이 사용된다. 위성 진행 방향으

로 시간지연적분(TDI; Time-

Delay Integration) 기법을 적

용하여 노출 시간을 증가시키는

효과를 얻을 수 있으며, 현재는

100단계 이상의 TDI를 지원하는

우주용 CCD가 사용되고 있다.

기계 구조부는 광학-전자 부품

들을 우주발사 환경으로부터 보

호해주며 특히 주반사경과 부반

사경 사이의 상 위치를 안정적

으로 유지시켜주는 역할을 한다.

주반사경과 부반사경의 위치 변

화는 카메라 성능에 민감하게

향을 미치며 2~3μm 이내로 항

상 유지되어야 한다. 우주 궤도상

에서 운용 중인 카메라는 지구

복사열, 태양광선 및 절 온도에

가까운 우주 심연 환경에 노출되

어 있어 열적인 환경 변화가 심

하게 발생하며 이는 열팽창 계수

에 따라 광학 부품의 형상 및 위

치 변형을 야기한다. 우주 환경

하에서 광학 부품들의 형상 및

상 위치가 안정적으로 유지되

기 위해서는 열팽창 계수가 매우

작은 값을 갖는 제로도 또는 복

합재료 등으로 설계하여 열 변화

에 둔감한 구조물을 구성하거나

섬세한 열제어 설계를 통하여 카

메라의 온도를 일정하게 제어하

는 방법이 사용된다. 최근에는 다

른 재질에 비하여 단위 질량 당

강성 계수가 월등히 큰 실리콘카

바이드를 사용하고 전체 구조를

1℃ 내외로 매우 세 하게 온도

조절하는 방법을 사용하기도 한

다.

위성본체

인공위성 본체는 탑재체 운용

에 필요한 제반 환경을 지원하며

구조계, 열제어, 자세제어, 전력,

추진, 원격측정명령 등의 부분체

가 유기적으로 작동하도록 구성

된다. 각 부분체의 기능에 해서

46│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

3반사경식으로 설계된 SNAP 카메라의 내부 구조

47 기계저널 CK

47 기계저널 CK

간략히 소개하고자 한다.

구조계는 위성의 제작부터 임

무 완수까지 모든 주위 환경을

견딜 수 있어야 하며, 발사 및 우

주환경 하에서 탑재체 및 부분체

부품 등의 장비를 지지하고 보호

하는 역할을 한다. 실린더구조,

격자구조, 외곽뼈 -플랫폼 구조

등이 인공위성의 주 구조로서 많

이 사용되고, 인공위성의 경량화

추구 특성상 비강성/비강도가 우

수한 알루미늄 및 타이타늄 재질

이 하니컴 샌드위치 패널 형태로

많이 사용된다. 최근에는 금속재

료의 단점을 극복한 복합재료의

사용이 활발하게 이루어지고 있

다.

인공위성은 절 진공과 절 온

도(0K)에 가까운 우주에서 태양

및 지구 복사열에 직접 노출되는

극한환경 하에서 운용된다. 이러

한 극한환경으로부터 위성을 보

호하고 위성부품들이 허용된 온

도범위에서 작동할 수 있도록 능

동과 수동 열제어 개념을 적절히

조합하여 열제어를 수행한다. 열

제어 방식은 다층박막단열재, 이

차면경 등을 사용하는 수동형과

히터, 자동온도조절기, 히트파이

프 등을 이용하는 능동형 방식으

로 구분할 수 있다.

궤도상에서 위성운용에 따른

위성임무 요구조건을 만족시키기

위해 위성의 자세결정, 자세제어,

모멘텀 덤핑, 태양전지판 지향제

어 등의 역할을 자세제어가 담당

한다. 궤도상의 인공위성은 지구

중력장 및 자기장, 태양풍 등의

외란에 의해 지향하고자 하는 자

세에 오차가 생길 수 있어 지속

적인 자세제어가 필요하다. 또한

카메라의 시선을 촬 위치로 정

확히 지향하고 카메라의 스캔 방

Journal of the KSME, Jul. 2008│47

고해상도관측위성개발

우주 궤도환경을 모사할 수 있는 형열진공 챔버

한국항공우주연구원이 개발 중인 다목적실용위성 3호의 비행 상상도

48 기계저널 CK

48 기계저널 CK

향으로 위성을 정해진 속도로 일

정하게 움직여주는 기능도 필요

하다. 전력계는 위성의 임무 수행

에 필요한 전력을 생성하고 저장

하며 전력장치를 제어하고 전력

을 분배한다. 위성은 태양전지로

부터 전력을 공급받으며 전력효

율의 우수성으로 인해 갈륨아세

나이드 계열이 최근에 태양전지

로 많이 사용된다. 배터리는 니

켈-카드늄(NiCd) 등의 2차 전지

가 주로 사용되며 최근에는 전력

용량 무게비가 우수한 니켈-

수소전지 혹은 리튬-아이온 전지

가 각광을 받고 있다. 추진계는

위성이 발사체에서 분리된 후 위

성의 최종임무궤도에 진입하는

데 필요한 추력 및 위성의 3축

자세제어를 위한 제어모멘트를

제공한다. 단일 추진 아이드라진

시스템이 저궤도 경량위성에 많

이 사용되며, 신뢰성이 높은 단일

액체추진제 하이드라진 추력시스

템을 사용한다. 추진제 공급은 위

험성이 낮은 압력공급방식으로

격막이 있는 추진제 탱크를 사용

하여 어내기 방식으로 추력기

까지 추진제를 공급한다. 원격측

정명령계는 지상과 위성 간의 통

신 기능을 담당하며 지상의 명령

에 따라 위성 전체의 동작을 제

어하고 감시하며 위성의 정상적

인 임무 수행을 보장하는 기능을

수행한다. 이를 위해 지상과의

RF 통신 경로 유지, 지상 명령

수신과 명령 전달 기능을 수행

하며, 주기적으로 위성 상태 수

집, 저장 및 지상으로의 전송 기

능을 갖는다.

위성 조립 시험

조립 시험은 고신뢰성이 요구

되는 우주비행체에 해서 구조/

동특성, 열진공, 열제어 및 전자

파 환경에 한 시험과 분석을

수행한다. 발사환경 시험은 위성

체가 발사체에 탑재되어 지상으

로부터 설정궤도까지 도달하는

과정에서 겪게 되는 진동, 충격

및 음향가진을 지상에서 모사하

는 시험이며, 질량 중심, 관성모

멘트 및 관성곱과 같은 질량 특

성을 측정한다. 우주환경은 지상

환경과 다르기 때문에 주로 전장

품들이 우주환경에서 예상하지

못한 기능 장애를 보이기도 하고

때때로 임무 성공에 치명적 향

을 미치기도 한다. 이런 이유들로

위성체는 지상에서 우주환경시험

을 통하여 기능 및 작동상태를

점검해야 한다. 궤도환경 시험은

고진공 상태에서 태양복사열에

의한 고온환경 및 심연 우주의

극저온 환경을 위성체에 모사하

는 시험으로 10-6 Torr 이하의

고진공 및 -180℃ 이하의 극저

온 모사가 가능한 열진공 챔버와

같은 시설이 필요하다. 전자파환

경 시험은 위성이 지상 및 궤도

에서 접하게 되는 전자파환경에

서 안정하게 동작하는지 여부를

시험한다.

미국은 올해 해상도 0.41m를

갖는 Geoeye-1을 상업용 위성

으로 발사 예정이며, 우리나라를

포함한 세계 각국은 지구 곳곳의

더 넓은 관심 지역을 더 명확하

고 더 자주 보기 위한 노력으로

고해상도 지구 관측 위성 개발에

박차를 가하고 있다. 우리나라도

1m 이하 해상도의 다목적실용위

성 3호 및 5호를 개발 중이며 이

와 관련된 우주기술 개발에 많은

노력을 기울이고 있다.

48│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

49 기계저널 CK

49 기계저널 CK

Journal of the KSME, Jul. 2008│49

소형인공위성 개발은 1957년

스푸트니크 1호의 단순한 위성기

술 시험을 시작으로 첨단산업과

부품산업의 발달로 점차 부품의

소형화∙경량화에 따라 최근에는

지구관측, 통신, 천문우주과학,

행성탐사 등과 같은 다양한 임무

를 수행할 수 있게 되었다. 전기

전자, 기계, 소재 등 관련분야의

발달은 과거에 비해 인공위성의

크기가 작아지고, 개발비용도 저

렴하며, 개발기간도 단축되는 효

과를 가져와 점차 중 형위성 성

능을 소형위성으로 구현하게 되

면서 최근에는 소형위성 개발과

연구가 더욱 활발하게 진행되고

있는 추세이다.

소형인공위성 개발의필요성

소형인공위성은 무게의 정의에

따라 일반적으로 500kg 이하를

총칭하는 것으로, 빠르게 변하고

있는 기술을 즉시 우주에서 시험

할 수 있는 장점이 있어 최근에

소형위성 개발의 필요성이 점차

두되고 있다. 소형위성은 짧은

개발기간으로 선행위성기술을 적

용하기 쉬우며, 크기가 작아 전체

개발비용도 줄일 수 있고, 많은

발사 기회를 제공받을 수 있는

장점이 있다. 또한, 개념설계부터

제작, 조립, 시험, 발사 및 운용

에 이르기까지 전과정을 짧은 기

간에 경험할 수 있는 장점이 있

어 특히 학에서는 우주분야 인

력양성에 많이 활용하고 있다.

최근에 모든 분야에서 첨단위

성 개발의 필요성이 두되면서

사전에 위성기술을 우주에서 검

증하는 도구로서 점차 소형위성

개발의 필요성이 더욱더 부각되

고 있다.

소형인공위성 기술개발 현황

소형위성 개발은 저렴한 개발

비로 소형화, 고성능화를 이룩하

는 것이 무엇보다 중요하다. 이러

한 경향은 기존 부품의 성능개선

소형인공위성개발현황

이 상 현∙KAIST 인공위성연구센터, 선임연구원 _e-mail : [email protected]

이 에서는 전세계 소형인공위성 개발 현황과 우리나라 소형인공위성 개발 현황에 하여 소개하고

자 한다.

테마기획●한국의우주기술및개발

50 기계저널 CK

50 기계저널 CK

이나, 새로운 부품 개발을 통하여

이룩하고자 한다. 개발 비용과 개

발 기간을 단축하기 위하여 상용

기성품을 각종 시험을 통하여 검

증한 후 위성에 사용하며, 또한,

고성능화를 위하여 최신기술을

위성에 적용하기도 한다. 이러한

노력들은 위성기술 분야 전반에

나타나고 있다.

먼저, 위성시스템분야에서는 개

발기간을 단축하기 위하여 동시

공학을 적용하여 설계와 동시에

제작이 가능하도록 하고 있다. 또

한, 여러 의 위성에 위성장비를

분산 탑재함으로써 중 형위성에

서 한 로 구현하는 기술을 위

성군(constellation)과 편 비행

(formation flying)을 통하여 구

현함으로써 한 의 중 형위성

에서 구현하지 못하는 최첨단 우

주관측과 자율비행 기능들을 구

현할 수 있게 되었다.

자세제어계에서는 고성능의 위

성을 제어하기 위하여 각종 센서

들의 소형화와 고성능화를 이룩

하여 형위성에 버금가는 성능

을 구현하고 있다. 예를 들면,

MEMS를 이용한 가속도계, 지구

센서, 별센서, 자기센서, 자이로

등이 있다. 그러나 센서에 비해

각종 휠(wheel)과 같은 구동기는

위성의 크기에 따라 휠의 크기와

성능이 결정되기 때문에 소형화

와 무게 감소에는 제한적이다. 또

한, 최근에는 항행위성과 편 비

행을 위해 GPS을 이용한 유도항

법제어 기술을 구현하고자 많은

노력을 기울이고 있다.

또한, 위성에는 위성자세제어와

궤도제어를 위하여 추진시스템을

사용하고 있으며, 이는 위성무게

증가와 수명에 직접적으로 관련

이 있다. 따라서 최근에 소형위성

에서는 중 형위성에서 사용하는

화학추진제 신에 가벼우면서도

높은 비추력(specific impulse)

을 내며, 연료와 관련이 적은 전

기추력기 개발에 박차를 가하고

있다. 최근에 개발되고 있는 전기

추력기로는 이온 추력기, 홀 추력

기, 펄스형 플라즈마 추력기, 자

기방출 추력기, 콜로이드 추력기

등이 있다. 특이한 추진시스템으

로는 국의 SSTL 사가 개발한

수증기 추력기로서 수증기 증기

압을 이용해 추력을 얻는 방법으

로 인체에 무해하며, 저렴한 개발

비용이 장점이다.

과학기술위성 2호에서는 펄스

형 플라즈마 추력기를 개발하여

탑재하 으며, 과학기술위성 3호

에서는 홀 추력기를 개발 중에

있다. 이들은 모두 우주에서 자세

제어와 궤도제어를 위하여 시험

운 될 예정이다.

위성의 전력을 생산하는 전력

계에서도 태양전지판과 배터리

분야에서 두드러진 성과를 나타

내고 있다. 일반적으로 태양전지

판에 사용되는 태양전지는 유리

기반의 실리콘 또는 GaAs를 사

용하며, 단일접합이 주로 사용되

었다. 그러나 최근에는 유리 신

에 유연한 태양전지판을 사용하

며, 실리콘이나 GaAs 신에

CIS계를 이용한 삼중접합을 이용

하여 효율이 25%에 이르고 있

다. 이와 더불어 같은 면적으로

높은 효율을 얻기 위한 노력으로

집광태양조절기 개발에도 박차를

가하고 있다. 또한, 배터리에 사

용되었던 니켈-카드늄(NiCd)

신에 최신기술인 효율이 좋은 리

튬-이온(Li-ion) 배터리를 개발

하여 사용하는 추세이다. 과학기

술위성 3호에도 리튬-이온 배터

리를 개발하여 장착할 예정이다.

최근 구조분야에서 각광받고

있는 것은 위성의 부피 및 무게

를 감소시키며, 제작기간을 단축

시키는 다기능 복합 구조물이다.

이는 통신시스템, 열제어시스템,

전력시스템 등을 패키징을 이용

하여 서로 연결하여 인덕터, 커패

시티, 저항 등과 같은 수동소자들

은 구조물 내부에 실장하고, 중앙

처리장치(CPU)와 같은 능동소자

들은 구조물 표면에 실장하여 불

필요한 구조물과 케이블, 커넥터

등을 제거함으로써 무게를 획기

적으로 줄일 수 있는 장점이 있

다. 또한, 위성 전체를 가볍고,

고강도의 복합재료를 사용함으로

써 무게를 감소시키고 있다. 이는

미국 NASA를 비롯하여 위성선

진국에서 연구가 활발하게 진행

되고 있으며, 과학기술위성 3호

에서도 GPS 시스템을 적용한 다

기능 복합 구조물과 위성구조물

전체를 복합재료를 사용하여 개

발하여 탑재할 예정이다.

50│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

51 기계저널 CK

51 기계저널 CK

소형화와 고집적화를 통한 전

자 기기의 효율 극 화는 국부적

으로 많은 열을 발산함으로써 열

전도도가 놓은 열제어 부품을 필

요로 하게 되었다. 따라서 고효율

의 마이크로 히트파이프를 개발

하여 빠른 시간 안에 열전달이

일어나도록 설계를 하고 있다.

이러한 소형위성에서의 기술

개발은 첨단기술을 적용하여 효

율을 극 화하고, 소형화, 경량화

를 이루어 소형위성의 원래 목적

인 소형화와 저렴한 개발비용으

로 위성을 개발하고자 기술 개발

이 활발하게 이루어지고 있다.

세계의 소형인공위성개발 현황

세계 최초의 인공위성인 스푸트

니크 1호(Sputnik-1)는 84kg으

로 기 도를 측정하기 위한 측

정기와 2 의 송신기를 탑재하

다. 그 후로 오스카 1호(OSCAR-

1), 텔스타 1호(Telstar-1), 신콤

1호(Syncom-1) 등 위성개발 초

기에 수많은 위성들이 소형위성으

로 제작되었다. 오늘날에는 상업

적 목적뿐만 아니라 군사위성인

오펙 5호(Ofeq-5)와 같은 군사

적 목적과 화성탐사선 패스파인더

와 같은 행성탐사 목적으로도 적

극적으로 활용하고 있다.

2000년부터 2006년까지 총

619기의 위성이 발사되었다. 그 중

형위성(>1,000kg)은 356(58%)

기, 중형위성(500kg~1,000kg)

은 53(8.6%)기, 소형위성(40kg~

500kg)은 총 129 (21%)기, 초

소형위성(<40kg)은 총 81(13%)

기를 발사하 다. 여기서 소형위

성은 지구관측(23%), 통신

(22%), 우주과학(18%), 기술시험

(29%), 기타(9%) 등 다양한 분

야에서 개발되어 발사되었다.

최근에는 달탐사위성에도 소형

위성 기술이 개발되고 있다. 미국

방성과 나사(NASA)에서 공동으

로 주관하고 해군연구소(NRL)에

서 개발한 기술시험위성인 클레

멘타인은 총 424kg 중에 본체와

탑재체 무게는 173.5kg으로 경

량화에 중점을 두고 장기간 사용

가능하도록 개발되었으며, 루나

프로스펙스는 작고, 단순하며, 고

신뢰성의 회전안정화 방식을 사

용하여 총무게가 296.3kg 중 본

체와 탑재체는 158.3kg이며, 나

머지는 추진제 연료 무게이다. 이

들 위성들은 나사(NASA)의 개발

방식인“짧은 기간에(Faster), 보

다 좋게(Better), 저비용으로

(Cheaper)“라는 FBC 개념을

도입하여 설계하 다. 또한, 유럽

우주기구(ESA)에서 최초로 개발

한 달탐사선 스마트 1호는 총무

게 367kg 중 추진제를 제외하면

285kg으로, 가장 혁신적인 기술

인 29.2kg의 홀(hall) 효과를 이

용한 전기추력기와 리튬-이온 배

터리를 장착하 다.

전세계적으로 소형위성 개발은

현 우주개발에서 요구하는 개

발기간 단축과 개발비용 축소로

점차 확 되고 있는 추세이며, 우

주기술 시험과 각종 과학실험 및

지구관측 목적뿐만 아니라, 군사

위성, 행성탐사위성 등으로 그

역이 점차 확 되고 있는 추세이

다.

현 의 소형위성 개발은 국

써리 학에서 개발하여 1981년

10월에 발사한 52kg의 UoSAT-

1으로부터 시작되었고, 1985년

상업화를 목적으로 SSTL을 설립

함으로써 처음으로 전세계에 소

형위성을 제작 공급하게 되었다.

우리나라도 1989년 국 써리

학의 UoSAT-5 개발에 참여하여

우리나라 최초의 국산위성인 소

형위성 우리별 1호가 탄생하게

되었다. 현재 세계 소형위성분야

는 국 써리 학의 소형위성 제

작업체 SSTL(Surrey Satellite

Technology Limited), 프랑스

EADS 아스트리움, 캐나다의 스

페이스테크(Space Tech), 및

한국의 (주)쎄트렉아이 등의 업체

들이 세계 시장에서 경쟁하고 있

다.

우리나라의 소형인공위성 개발 현황

우리나라의 소형위성 개발은

1992년에 KAIST 인공위성연구

센터에서 개발한 우리별 1호를

시작으로 진행되었다. 그 후 우리

별 2호, 3호, 과학기술위성 1호

등을 개발 발사하여 위성기술시

험, 지구관측, 천문우주과학 등의

Journal of the KSME, Jul. 2008│51

소형인공위성개발현황

52 기계저널 CK

52 기계저널 CK

임무를 성공적으로 수행하 다.

현재는 과학기술위성 2호 개발이

완료되어 2008년 말 전남 고흥

의 나로우주센터에서 발사할 예

정이다.

우리별 1호 및 2호는 50kg의

비교적 작은 위성이며, 우리별 3

호, 과학기술위성 1호 및 과학기

술위성 2호 등은 100kg급의 마

이크로 위성이다. 반면, 과학기술

위성 3호는 이보다 조금 더 큰

150kg급의 위성으로 제작되고

있다.

우리별 1호, 2호 및 3호는 광

학카메라를 장착하여 지표면의

형상을 측정과 다양한 과학실험

을 수행하 으며, 과학기술위성 1

호는 오로라와 우주플라즈마 관

측을 위한 우주물리탑재체와 함

께 주탑재체인 원자외선분광기를

장착하여 우리은하 고온가스 분

포를 측정하여 우리은하 전천지

도를 작성하는 쾌거를 이루었다.

과학기술위성 2호는 주탑재체인

마이크로파 라디오메타(DREAM)

의 기상센서를 장착하여 한반도

뿐만 아니라 전세계 강우량을 예

측할 예정이며, 또한, 부탑재체로

는 레이저반사경을 장착하여 과

학기술위성 2호 궤도를 수 cm

정도의 정 도로 결정할 예정이

다. 이 밖에도 과학기술위성 2호

에는 위성기술을 검증하기 위하

여 펄스형 플라즈마 추력기, 디지

털 태양센서, 이중머리 별센서,

및 고성능 탑재컴퓨터 등을 개발

하여 탑재하고 있다.

과학기술위성 3호는 많은 첨단

기술들을 개발하여 탑재할 예정

이다. 우선, 우리은하계 근적외선

방출선 및 우주배경복사 관측을

위하여 주탑재체인 적외선 상시

스템(MIRIS)을 개발하며, 수질감

시 및 농작물작황 감시를 위하여

부탑재체인 상분광기(COMIS)

를 개발하여 탑재할 예정이다. 또

한, 복합재료를 이용한 소형위성

구조체 개발, 홀추력기, 리튬-이

온 배터리, 다기능 복합재 구조

체, 고성능 탑재컴퓨터, 및 소형

태양전력조절기 등의 핵심우주기

술을 개발하여 우주에서 시험할

예정이다.

소형위성벤처업체인 (주)쎄트렉

아이는 국내 최초의 위성수출품

인 라작셋(Razack Satellite)을

만들어 2005년 8월에 말레이시

아로 수출하 다. 라작셋은 무게

가 약 200kg으로 지구관측을 목

적으로 해상도가 흑백 2.5m, 컬

러 5m인 광학카메라를 장착하

52│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

과학기술위성 1호 형상

라작셋 형상

과학기술위성 2호 형상 과학기술위성 3호 형상

53 기계저널 CK

53 기계저널 CK

다. 또한, 최근에는 아랍에미레이

트(UAE)로부터 라작셋과 같은

해상도인 흑백 2.5m, 컬러 5m

인 광학카메라를 장착한 200kg

의 지구관측을 목적으로 하는 두

바이셋(DubaiSAT-1)을 수주하

여 제작 중에 있다. 두바이셋은

2008년 말 러시아의 드네프

(Dnep) 발사체에 의해 발사될

예정이다.

한국항공 학교에서는 교육프

로그램의 일환으로 초소형 인공

위성인 한누리 위성 시리즈를 개

발하고 있다. 2006년 7월에 러

시아 드네프(Dnep)에 의해 발사

도중 발사체 1단 엔진의 유압구

동기의 오작동으로 발사에 실패

한 한누리 1호는 1kg의 초소형위

성이다. 반면, 한누리 2호는

25kg으로, 동물추적, 우주플라즈

마 환경 측정, 및 우주방사선 피

폭량 측정 등의 과학임무와 국내

에서 개발된 별센서와 GPS 수신

기를 탑재하여 우주에서 성능시

험을 수행할 목적으로 개발되며,

2008년 발사할 예정이다.

맺 음 말

소형위성은 비용 비 효용성

이 중 형위성에 비해 좋아 최근

10년간 급격한 기술개발과 응용

범위가 확 되고 있는 추세이다.

우주과학이나 기술시험용도 외에

도 항행위성, 군사위성, 지구관측

위성, 통신위성 등 광범위한 분야

에서 그 응용 가능성을 모색하고

있다. 미국, 중국, 일본, 유럽 등

위성선진국에서는 소형위성의 활

용 범위를 넓히려는 시도가 진행

되고 있다. 우리나라에서는 소형

위성 개발을 통하여 우주과학 연

구, 우주분야 인력양성, 위성기술

선행 연구 및 우주검증을 목적으

로 개발되고 있으며, 또한 상용화

를 통한 부가가치 창출을 위해서

도 노력 중에 있어 점차 그 필요

성이 증가할 것으로 예상된다.

우주산업의 발달은 국제사회에

서 우리나라의 경제력과 기술 수

준을 높여주며, 미래 우리나라의

고부가가치 창출을 위한 전략산

업으로, 기계, 전자, 전기, 소재,

컴퓨터, 통신, 및 재료 등 다양한

분야에서 응용이 가능하여 차세

신성장동력으로 자리매김할

수 있을 것이다.

Journal of the KSME, Jul. 2008│53

소형인공위성개발현황

한누리 1호 형상 한누리 2호 형상

기계용어해설

2단 감속장치(二段減速裝置; double-reduction gear)

한 축의 회전수를 낮추어 다른 축에 전하는 경우, 원하는 감속비가 클 때 감속을 2단으로 나누는 감속장치.

복류 터빈(double-flow turbine)

터빈 차실을 좌우 칭으로 설치하고, 중앙에서 유입되는 증기가 좌우로 나뉘어져 흐르게 하는 형식의 터빈.

이중관복수<응축>기(double pipe condenser)

소용량의 수랭 응축기에 널리 쓰이는 것으로, 동심의 이중관으로 이루어진 응축기.

54 기계저널 CK

54 기계저널 CK

우주발사체는 수많은 부품

들이 통합된 거 복합체

계로서 효율적이고 체계적인 관

리를 필요로 하며, 단 한 번의 발

사를 성공으로 이끌어야 하는 특

성으로 신뢰도와 안전이 개발 초

기부터 체계설계에 반 되어야

한다. 우주비행체의 체계 신뢰도

는 주어진 목표시간에 임무목표

를 성공적으로 달성할 수 있는

확률로, 미국의 아폴로 계획에서

는 설계, 제작 및 시험의 전 과정

을 통해 신뢰도를 향상시키기 위

한 노력과 이를 위한 전용 프로

그램을 개발, 적용하 다. 체계안

전은 체계운용 중에 발생할 수

있는 사고 피해로부터 장비와 사

람을 보호하는 것으로tj 비행 안

전에 한 통제시스템과 안전 위

험도의 계산과 공적 안전 위험도

에 해 기술하 다. 이러한 우주

발사체 체계 신뢰도 증진 방안

및 비행 안전에 한 검토는

KSLV-I 사업에도 적용되었다.

1957년 10월 구 소련은 인류

사상 최초로 소형 인공 위성을

탑재한 스푸트니크(SPUTNIK)

발사체(SL-1)를 성공적으로 발사

하여 위성을 지구 궤도에 진입시

켰다. 그러나 이것은 동서 냉전

속에서 미소간 우주 경쟁의 계기

가 되었으며, 미국은 1955년부터

미 해군 연구소(NRL)에서 이미

3단 뱅가드(VANGUARD) 발사

체를 이용하여 민수 목적의 국제

지구 물리 관측년(IGY; Inter-

54│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획● 한국의우주기술및개발

우주발사체체계신뢰도증진과비행안전기술

박 찬 빈∙한국항공우주연구원 기술경 팀, 책임연구원 _e-mail : [email protected]

이 에서는 미국의 APOLLO 프로그램 사례를 중심으로 우주 비행체 신뢰도 증진 방안을 설명하고

체계 안전 기술은 우주 발사체 비행안전 기술에 국한하여 소개한다.

그림 1 체계공학 과정(SEP)

체체계계요요구구((성성능능,, 기기간간,, 비비용용,, 신신뢰뢰도도))

요요구구분분석석

검검증증루루프프

분분석석루루프프

설설계계루루프프

설설계계제제작작

기기능능분분석석

체체계계분분석석//통통제제최최적적화화

55 기계저널 CK

55 기계저널 CK

national Geophysical Year)

기념용 인공위성 발사체를 개발

중에 있었다. 미국 정부는 구 소

련의 스푸트니크의 위성 발사 성

공으로 민수용으로 이미 개발 시

험 중에 있었던 뱅가드 발사체를

서둘러 발사하 으나 연속 두 번

실패 하 으며, 1957년 12월에야

처음으로 미국은 소형 인공위성

발사에 성공하게 되었다. 그러나

이와 같은 위성 발사 실패는 미

국 과학 기술계에 충격을 주었을

뿐만 아니라 위성 발사체의 기존

개발 관리 방법에 한 자성의

목소리가 높아지게 되었다.

실제로 우주 발사체는 여러 분

야의 과학 기술로 개발된 20만

개 이상의 부품으로 통합된 거

복합체계로서 효율적이고 체계적

인 개발 관리를 요구하고 있다.

발사체는 유도탄과 달리 한 개의

생산(one of a kind)과 단 한

번의 허용된 발사(높은 신뢰도 요

구)로 고가의 위성체를 안전하게

지구 궤도에 진입시켜야 한다. 따

라서 발사체의 이러한 특수성 때

문에 발사체는 신뢰도와 안전을

반드시 고려하여 개발 초기부터

체계설계에 반 하여야 한다.

미국은 현재 거 복합체계의

체계적인 개발 관리 목적으로 체

계공학 관리 기법을 활용하고 있

으며, 체계공학관리는 체계개발

전순기(요구분석 단계, 체계설계

및 제작단계, 체계검증 단계 및

체계운용 단계)를 통합하여 전순

기를 동시 관리하되 기술적인 절

충과 통제는 체계공학과정(SEP;

System Engineering Pro-

cess)을 통하여 관리한다. 체계

공학과정은 그림 1에서 체계요구

분석, 체계설계 제작, 체계검증의

세 개 루프로 구성되어 있으며,

발사체 개발의 경우 요구분석 루

프를 통하여 발사체 임무를 분석

하여 체계기능을 식별하고, 식별

된 체계기능은 체계 하부 기능으

로 PBS(Product Breakdown

Structure)로 분할한다. 설계루

프에서는 PBS로 분할된 하부기

능을 HW와 SW로 설계 제작하

고, 검증 루프에서는 하부 구조로

제작된 HW와 SW를 다시 체계

로 종합하고, 종합된 체계 성능이

체계요구를 충족하는지 충분한

환경 시험과 다양한 M&S로 검증

하도록 되어 있다. 체계공학과정

기능의 하나인 체계분석/통제/평가

기능은 체계개발 전순기의 체계공

학과정 의 설계 제작 과정에서 발

생할 수 있는 복합적인 HW/SW

항목 상호간에 충돌되는 기술적 문

제를 체계 관점에서 분석하고 절충

한다. 미 국방부는1969년에 체계

공학과정을 MIL-STD-499로 군

사 표준화하고 핵 잠수함과 유도탄

개발에 적용하 다.

우주 발사체 체계기술의 핵심

은 체계공학과정 기술이며, 체계

공학과정의 목표는 높은 신뢰도

를 보유한 발사체를 개발하여 안

전하게 위성을 지구 궤도에 진입

하도록 하는 것이다. 체계목표를

체계적으로 달성하기 위하여 발

사체의 개념 정립 단계부터 체계

신뢰도와 체계안전이 고려되어

체계설계 되어야 한다.

이 에서는 미국의 APOLLO

프로그램 사례 중심으로 우주 비행

체 신뢰도 증진 방안을 설명하고

체계 안전 기술은 우주 발사체 비

행안전 기술에 국한하여 기술한다.

체계 신뢰도 R(T)는 주어진 임

무 운용기간 T에 목표된 체계임

무를 성공적으로 달성할 수 있는

확률로 정의한다. 수학적으로 체

계고장 확률을 프와송 분포 모델

로 표시할 때, 체계 신뢰도는 주

어진 임무 운용 기간(T)에 체계고

장이 없는 경우의 확률 R (T) =

EXP (- Fr x T)로 표시되며 여

기서 Fr은 체계 운용 기간의 고

장률로 표시된다. 따라서 신뢰도

는 고장률과 운용시간의 함수로

표시되며 체계 운용 시간과 고장

률이 클 경우는 당연히 신뢰도가

감소된다. 또한 신뢰도가 0.9인

장비를 두 개 병열로 중복 운용

할 때의 신뢰도는 0.99가 되어

장비를 하나 사용하 을 경우 보

다 신뢰도가 크게 향상 된다.

CROSSLINK(WINTER 2003)

자료에 의하면 1957부터 1999년

까지 세계 우주 발사체의 체계

신뢰도는 91.9%이며, 4,378회

발사에서 390회가 임무 목표 달

성에 실패하 다. 더욱이 발사체

를 민수 주도로 처음 개발하여 발

사할 경우 임무 성공 확률은

67.7%에 불과하다.

1961년 4월 구 소련은 세계 최

초로 유인 인공위성 발사에 성공

함으로써 미국을 다시 한 번 놀

라게 하 다. 미국 케네디 통령

Journal of the KSME, Jul. 2008│55

우주발사체체계신뢰도증진과비행안전기술

56 기계저널 CK

56 기계저널 CK

은 1961년 5월 미의회 특별 연설

에서“ LANDING A MAN ON

THE MOON AND RETUR-

NING HIM SAFELY TO THE

EARTH WITHIN THE DECADE

OF 1960s”라는 국가 사업 목표

를 발표하 으며, 이에 따라

NASA는 APOLLO 계획을 수립

하여 국가과제로 추진하게 되었

다. 이 APOLLO 계획은 1969년

7월에 APOLLO-11로 세계 최초

로 미국인을 달에 착륙시키고 지

구에 안전하게 귀환함으로써 그

체계 목표를 달성하 다. 당시

APOLLO우주선 사업 책임자인

LOW 박사는 그의 기고문에서

APOLLO 사업의 성공은 전적으

로 비행체의 높은 신뢰도에 기인

하 다고 술회하 다.

LOW 박 사 는 성 공 적 인

APOLLO 사업에 적용하 던 신

뢰도 증진 기술에 하여 다음

몇 가지로 요약하 다. 첫째로 설

계 측면에서 되도록 단순 설계와

중복 설계(redundancy de-

sign) 기술을 도입 하여 장비 설

계 신뢰도를 증진시켰으며, 둘째

로 거 복합 체계인 APOLLO

사업 진행 과정에서 흔히 발생하

는 HW와 SW 설계 변경에 한

효과적 통제로 체계 신뢰도와 체

계설계의 효율적 관리를 도모하

다. 셋째로 충분한 시험으로 비

행체 성능을 입증하되, 먼저 설계

제작 단계에서 성능 시험으로

(DT; Development Test) 비행

체 설계 성능을 입증하 으며, 또

한 설계의 비행 환경 인증 단계

(QT; Qualification Test)에서

비행체의 비행환경 부하(load)를

예측하고, 예측된 환경을 지상에

서 모사하여 모사된 환경으로 지

상에서 충분한 시험을 수행함으

로써 비행체의 설계 실용성을 입

증하 다. 실용성이 입증된 설계

로 제작된 발사용 비행체 장비/

부품을 모두 검수하여 총 조립하

되, 수락검사 단계(AT; Accep-

tance Test)에서 모든 장비에

하여 환경 수락시험(EAT;

Environment Acceptance

Test) 강화로 비행 중에 있을 장

비 결함을 지상 시험에서 미리

발견하도록 하 다. 넷째로 시험

기간 중에 발생하는 시험 불일치

항목에 하여 철저한 원인 분석

과 책을 강구하되 관련 기술자

(체계설계 종합자, 장비 설계 제

작자, 시험 담당자)간에 정직하게

문제가 제기되고 투명하게 토의

함으로써 최적으로 문제가 해결하

도록 유도하 다. 또한 APOLLO

사업 관련 전 연구원은 APOLLO

사업을 국가 사업으로 긴급성과

중요도를 인식하고 스스로 한 팀

이 되어 일하는 단체정신(team

spirit; 애국정신)이 APOLLO사

업을 성공하게 한 원동력이 되었

다고 LOW 박사는 술회하 다.

여기서 환경수락시험은 APOLLO

비행체의 높은 신뢰도 확보의 핵심

수단으로서 비행용으로 제작하여

조립된 장비의 제작 조립 결함

(workmanship faults)을 시험

을 통하여 발견하는 장비수락 보

증시험의 일환이다. 우주비행용으

로 제작되고 조립되는 모든 부품

(parts), 모든 기능품(compo-

nent), 모든 부분체(subsys-

tems), 조합체(system)를 시험

상으로 전수 검사하 으며, 제

품 보증 활동에 소요되는 총비용

은 프로그램 전체 비용의 25%가

되었다. APOLLO 전용 환경 수

락시험은 진동 수락 시험과 열주

기 수락시험으로 구성되어 있으

며, 환경 수락시험 레벨과 주기는

그 동안 유사 비행체 시험으로 확

보된 데이터베이스와 경험적 요소

로 결정하 다.

열주기 수락 시험과 진동주기

수락시험 통계에 의하면 수락 시

험 중 고장률이 각각 10.3%와

5.0%로 열주기 수락 시험이 진동

시험에 비하여 고장률이 약 2배로

관찰된다. 이것은 기계와 전자 요

소로 제작 조립된 장비가 기계적

진동보다는 열 주기 환경에 더 취

약함을 나타낸다. 만약 APOLLO

수락 시험에서 환경 수락 시험을

철저하게 수행하지 않았으면 인류

최초의 미국 우주인의 지구 귀환

은 장담할 수 없었을 것이다.

또한 환경 수락시험 고장 내용

을 살펴보면 장비 조립과정에서

발생할 수 있는 기능공 일솜씨

(workmanship)에 의한 고장이

설계 결함에 의한 고장의 약 2배

가 되어 일솜씨에 의한 고장이 환

경 수락시험 전체 고장의 66%나

됨을 알 수 있다. 따라서 우주 비

행체에 사용되는 모든 부품은 높

은 신뢰도 기준으로 선별(screen)

되어야 하며 또한 선별된 부품으

56│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

57 기계저널 CK

57 기계저널 CK

로 장비를 제작하고 비행체를 조

립하는 모든 과정의 일솜씨를 체

계적으로 관리하여야 한다.

NASA는 이를 위하여 APOLLO

전용 환경 수락시험 프로그램을 개

발하 으며, 이러한 노력으로

NASA는 APOLLO 임무를 높은

신뢰도를 가지고 달성할 수 있었

다. 환경 수락시험의 설계 고장에

하여는 부품 수를 줄이는 단순

설계 원칙을 고수하고 체계고장

위험이 큰 장비에 하여 특별히

중복 설계 개념을 도입하여 설계

에 의한 고장을 최소화하 다.

NASA는 또한 환경 수락시험 중

에 발견된 장비 고장에 하여 고

장 위치를 쉽게 찾고 쉽게 고칠

수 있도록 장비 설계에 반 하

으며 고치는 시간을 단축함으로

개발 비용을 절감하도록 하 다.

체계안전은 체계운용 중에 발

생할 수 있는 사고 피해로부터

장비와 사람을 보호하는 것으로

서 1962년 미 공군은 륙간 탄

도탄 MINUTEMAN 사업에 최초

로 체계안전 프로그램을 적용하

으며 미 국방성은 1969년에

체계안전 프로그램을 MIL-STD-

882로 표준화하 다. 같은 해에

미국 NASA는 우주 발사체 사업

에 체계안전 프로그램을 포함하

여 관리하기 시작하 다.

우주 발사 체계는 발사체와 위

성체, 발사장, 발사 지원 지상장

비/시설 그리고 운용 인력과 운

용문서 등으로 구성되어 있다. 우

주발사 안전 목표는 우주발사 체

계 각 구성 요소에 하여 사고

위험요소(HAZARDS)를 미리 식

별하고 식별된 각 위험 요소에

하여 안전 위험도(Risk = 고장

확률 x 피해결과)를 분석하고 통

제하여 발사체 발사와 비행 중에

발생할 수 있는 인명 손상과 재

산 피해를 수용 가능한 수준으로

안전을 확보하는 것이다.

우주발사는 발사체의 발사준비

단계와 발사 이륙의 발사단계 그

리고 임무비행으로 인공위성의

지구 궤도 진입의 비행단계로 크

게 구분되어 있으며, 우주발사 체

계안전은 우주발사 단계별로 분

석되고 통제되어야 한다. 그러나

이 에서는 우주발사 체계안전

가운데서 발사체 비행 단계 안전

에 국한하기로 한다.

비행 중에 있는 발사체(LV;

Launch Vehicle)의 안전 통제는

첫째로 비행 중에 있는 LV의 비행

상태를 실시간으로 모니터하고, 둘

째로 LV 비행궤적이 안전 구역 내

에 있는지 확인하고, 셋째로 LV의

비행궤적이 안전 구역을 벗어날 경

우 비행종료 시스템(FTS)을 이용

하여 강제로 LV를 비행종료(FT)

시킴으로 안전 목표를 달성하고 예

상되는 피해를 피할 수 있다.

비행안전 통제 시스템에는 LV

의 비행상태를 실시간으로 모니터

하는 장비로 레이더 추적장비와

원격 측정장비, 전자 광학 추적장

비 등이 있으며 이들 장비를 이용

하여 실시간으로 LV의 비행위치

와 비행 속도를 추적하고 동시에

LV와 LV 부속물(분리된 추진 단

이나 페어링, 강제로 비행중단 되

었을 때 잔해물 등)이 지상에 충돌

하는 위치(IIP; Instan-taneous

Impact Point)를 컴퓨터 모니터

상에 표시된 지도상에 시현한다.

실시간으로 예측된 LV와 LV 부속

물의 IIP 궤적이 안전 저지선인

ILL(Impact Limit Line) 범위를

초과할 때 FTS를 이용하여 LV 비

행을 강제 중단 시킴으로 예상되

는 피해를 보호할 수 있게 된다.

비행종료 시스템은 LV 탑재

장비와 지상장비로 구성되어 있

으며, 탑재장비로는 수신 안테나,

수신기, 복호기, 안전 및 장전장

치, 화약 등이며, 지상장비로는

인코더, 송신기, 송신 안테나 등

으로 구성되어 있다. 신뢰도를 높

이기 위하여 FTS 주요 장비는

중복 설계되어 있으며 신뢰도는

신뢰도 수준 0.95에서 0.999 수

준이다. 전자 장비 신뢰도는 고장

률 분석과 계산 그리고 시험으로

입증되며 신뢰도 계산의 경우

MIL HAND BOOK 217을 이용

하여 예측하며 임무 운용시간(T)

은 예정된 임무비행 시간의 1.5

배 외에 발사 준비기간의 시험시

간 그리고 추가로 30분을 더 추가

하여 계산하고 계산된 임무 시간으

로 신뢰도를 계산한다. 미 공군 통

계에 의하면 1988~1999년 간 공

군 발사장에서 발사된 발사체 602

발 발사에서 비행 안전을 위하여

실제로 FTS를 이용한 비행중단 명

령은 22회로 약 3.6 %이다.

우주발사 임무성공을 위한 종

래의 모든 위험도를 제거(risk

avoidance)하는 방식의 안전

Journal of the KSME, Jul. 2008│57

우주발사체체계신뢰도증진과비행안전기술

58 기계저널 CK

58 기계저널 CK

요구는 발사비용 측면에서 특히

상용 우주발사 비용을 사기업이

부담하기는 어려울 것으로 판단

된다. 따라서 미국정부는 상용 우

주발사에 하여 정부가 수락 가

능한 비행 위험도를 정량적으로

표준화할 필요성을 제기하 다.

Ec는 공적 안전 위험도로써

LV 비행임무 수행 중에 발생할

수 있는 모든 위험도의 총합으로

정의된다. 미국 FAA는 상용 우

주발사 면허 기준으로 발사 임무

당 Ec(Expected Casualty)가

30 x 10E-6를 넘지 않도록 하

다. 이 수치는 미 3-군 우주발

사 시험 주관기관으로 지정받은

미 공군 관할 미국 내 발사장에

서 수용 가능한 비행안전 위험도

수치와 일치한다. 상기 Ec의 30

x 10E-6은 미국 RCC(Range

Commander Council) 표준치

와 일치하며, RCC는 미국방성

(DOD) 소속 모든 시험장에 적용

하도록 추천하 다. LV 임무당

Ec 값을 항공기 사고 사례와 비교

하여 보자. 1982년부터 1998년까

지 미국 민간 항공기 사고에 의한

사상자 통계에 의하면 1억 3,100

만 회 항공기 출발에서 2,868명

사상자 발생하 으며 이것은 항공

기 1회 출발에서 22 x E-6명 사

상자 발생한 것으로 Ec의 30 x

10E-6 값과 유사함을 알 수 있다.

비행 안전 위험도 계산에는 정

상비행 경우와 고장에 의한 비정

상 비행으로 FT(비행중단) 조치

가 취해진 경우의 두 가지를 고려

할 수 있다. 2단 추진 LV의 정상

비행 경우 위험도 상 이벤트로

1단 분리, 페어링 분리, 그리고 2

단 낙하 3-가지 이벤트를 고려할

수 있으며 비행 중 고장에 의한

비정상 비행 경우는 비행 중 FT

에 의한 LV 파편 총 개수가 총

이벤트 개수가 될 것이다.

고장에 의한 LV의 비정상 비

행 경우 비행안전 위험도 계산절

차는 다음과 같다. 첫째로 비행

중 특정 시간에 발생할 수 있는

LV 고장 모드와 그의 고장률을

정의하고 FT에 의한 LV의 분산

역학을 모델하되 바람, 폭발에 의

한 LV 부속물 속도, 공기 저항의

탄도 계수 등을 충분히 고려 되

어야 한다. 둘째로 LV의 FT에

의한 LV의 부속물이 지상에 충

돌하는 확률을 추정하고 그 부속

물로 인한 인명 손상 면적을 모

델링 한다. 셋째로 충돌 지역의

인구 도 정보를 활용하여 부속

물의 Ec를 계산한다. 넷째로 특

정 고장모드의 LV 모든 부속물

에 한 Ec를 계산하여 합산한

다. 다섯째로 비행 중에 발생 할

수 있는 다른 고장 모드 전부에

하여 같은 방법으로 Ec를 계산

하고 최종 합산 한다.

궁극적으로 Ec는 비행 중 LV

고장 확률(1 - 신뢰도)과 LV의

임무 비행 계획에 크게 좌우된다.

만약 임무 비행 계획을 LV가 무

인도 상공으로만 비행할 수 있게

설계한다면 Ec 값은 이론적으로

제로가 된다.

우주 발사체 체계기술의 목표

는 체계 신뢰도를 만족하는 발사

체를 체계적으로 설계 제작하고

시험 평가하여 탑재 위성을 정해

진 지구 궤도에 안전하게 진입하

도록 하는 것이다. 성공적인

APOLLO 신뢰도 증진 프로그램

처럼 비행환경 시험으로 실용성

이 이미 입증된 발사체의 모든

부품과 장비에 하여 수락시험

단계에서 다시 한번 진동과 열주

기로 구성된 환경수락시험(EAT)

을 강화함으로써 발사체 제작 조

립 과정에서 발생할 수 있는 일

솜씨에 의한 고장을 최소화하여

우주 발사체 발사 신뢰도를 크게

증진시킬 수 있다. 발사체 임무비

행 궤도 설계와 비행 안전구역

(ILL) 설정은 체계 신뢰도와 비행

안전 위험도의 최적 절충에 의하

여 결정되며 비행 안전 위험도

(Ec)는 미국 FAA의 상용우주 발

사 면허 기준 수치인 30x10 E-

6를 넘지 않도록 설계한다.

금년도 2008년 12월에 발사 예

정되어 있는 한국형 위성 발사체

KSLV-I은 우리 손으로 만든 위성

을 우리 기술자가 설계한 발사체

에 탑재하여 우리나라 발사장에서

우리 손으로 최초로 발사하는 데

의의가 있다. 우리나라에서 최초로

발사되는 KSLV-I의 발사 신뢰도

를 증진하기 위하여 우리나라는

KSLV-I 고유 환경 수락시험 프로

그램을 개발하 고 철저한 수락

시험을 진행 중인 것으로 알고 있

으며 KSLV-I 비행궤도 설계와

ILL 구역 설정도 FAA 상용우주

발사 면허 기준치인 Ec를 충족하

도록 설계하 을 것으로 판단된다.

58│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

59 기계저널 CK

59 기계저널 CK

Journal of the KSME, Jul. 2008│59

우주를 향한 인류의꿈의 시작

우주를 향한 인류의 꿈은 인류

가 이 세상에 존재하게 된 첫날

밤부터 밤하늘에 찬란한 달과 수

많은 별을 보며 시작되었지 않았

나 생각해본다. 인류는 로 달

과 별을 보며 수많은 신화와 전

설을 만들어 우주를 향한 호기심

을 키워 왔으며 때로는 소설과

시와 같은 문학으로 때로는 점성

술과 천문우주과학으로 우주에

한 꿈을 구체화시켜 왔다.

비록 지어낸 이야기이긴 하지

만 달 탐사에 관한 최초의 기록

은 기원전 2세기까지 거슬러 올

라간다. 시리아사람 루시언

(Lucian)의 의해 씌어진 세계 최

초의 과학소설‘참된 역사(True

History)’에서 배를 타고 가던

루시언과 그의 동료들이 회오리

바람에 의해 달세계로 들려올라

가 기상천외한 경험을 한다는 내

용을 통해 달세계를 향한 인간의

동경이 기원전부터 이미 많은 사

람들의 공감을 이루어 왔다는 것

을 알 수 있다.

오늘날에도 천문우주과학의 기

초를 제공하고 있는 천문학자 요하

네스 케플러는 지구와 달을 비롯한

행성의 세 가지 운동법칙을 발견하

고‘솜니움’이라는 과학소설을 통

해 과학적 근거를 바탕으로 달세계

에 한 상상력을 우화의 형식을

빌리어 표출하 는데, 기권을 벗

어나는 우주비행의 어려움과 달 표

면의 지형분석 및 기후에 한 정

확한 묘사를 하기도 했다.

1609년 갈릴레오가 천체를 관

측할 수 있는 망원경을 발명하여

달표면이 평평하지 않고 언덕과

계곡이 존재하는 사실을 비롯하

여 목성에도 위성이 존재하고 은

하수가 많은 별들로 이루어져 있

다는 사실과, 태양의 흑점, 금성

의 띠, 그리고 금성도 달처럼 찼

다 기울었다하는 현상을 발견하

다. 이로 인해 수천 년을 지배

해 왔던 지구중심의 우주관에서

벗어나 태양 중심의 우주관으로 전

환되는 계기를 맞게 되었으며 인간

의 시각과 상상 속에서만 존재하던

우주가 탐사하고 정복해야 할 실제

세계로 바뀌는 계기가 되었다.

1865년‘해저2만리’와‘80일

간의 세계일주’로 유명한 프랑스

작가 쥴 베르느(Jules Verne)가

‘지구에서 달까지’라는 공상과학

소설에서 사람이 큰 포에 의해

발사되어 달에 가는 이야기를 발

표하 다. 소설내용 가운데 지구

중력권을 벗어나기 위하여 위성발

사를 미국 플로리다에서 하 다고

되어 있는데, 80년 후에 플로리

다에 있는 케이프 커네버럴

달탐사기술

주 광 혁∙한국항공우주연구원 통신해양기상위성사업단, 책임연구원 _e-mail : [email protected]

이 에서는 최근 우주 선진국에서 경쟁적으로 벌이고 있는 달 탐사의 역사와 최근 달 탐사 동향, 그

리고 달 탐사에 필요한 기술을 설명하고 우리나라 달 탐사의 현주소를 소개한다.

테마기획●한국의우주기술및개발

60 기계저널 CK

60 기계저널 CK

(Cape Canaveral)이 발사장으

로 선정된 것은 그의 소설의 과학

적 근거를 뒷받침해주는 일례라

하겠다. 그의 소설내용 부분이

과학적으로도 근거가 있는 이야기

을 뿐 아니라 미래를 예측하는

내용을 담고 있어 당시 세계사회

에 큰 반향을 불러 일으켰다.

20세기에 들어서면서 많은 신

화와 소설 속에 등장한 달 탐사

의 꿈이 한층 더 구체화되기에

이르 으며 러시아의 치올코프스

키, 미국의 고다드(Goddard),

루마니아의 오베르트(Oberth) 등

에 의해 로켓을 비롯한 우주탐사

기술의 과학적 이론체계와 기반

기술이 구축되게 되었으며 미∙

소 양국의 우주개발경쟁이 본격

화됨에 따라 독일 출신 과학자인

미국의 폰 브라운과 러시아의 코

롤레프는 각각 양국의 우주개발을

선도하는 책임자의 역할을 맡아

인류의 우주탐사 역사의 서막을

장식하는 선구자의 역할을 하 다.

냉전시대의 우주 경쟁

1957년 10월 4일 구 소련이 세

계에서 처음으로 지구궤도비행을

한 인공위성 스푸트닉(Sputnik)

1호를 발사하고 한 달 뒤 첫 우

주비행을 한 생명체인 라이카

(Laika)란 이름의 개를 태운 스

푸트닉 2호가 발사에 성공하자

전 세계가 러시아의 기술력에 찬

사와 놀라움을 동시에 보내는 가

운데 냉전체제의 맞수 던 미국

은 큰 충격에 휩싸 다. 이듬해인

1958년 1월 미국도 뒤따라 첫 인

공위성인 익스플로러(Explorer)

1호를 발사하고 10월에 우주개발

을 전담할 수 있는 정부기구인

NASA를 설립하여 우주경쟁에

박차를 가하게 된다.

1959년 1월 소련은 한걸음 더

나아가 달탐사 위성인 루나

(Luna) 1호를 발사하게 되고 같

은 해 가을에 루나 2호를 발사하

여 달에 충돌하게 하여 달 표면

에 도착한 첫 인공위성으로 기록

을 남기게 되고 연이어 루나 3호

를 발사하여 달 궤도를 공전, 달

의 뒷면을 촬 하는 데 성공하고

1966년에는 루나 9호가 처음으

로 달 착륙을 하기에 이른다.

1961년 인류최초의 우주비행사

‘유리 가가린’이 보스토크 1호를

타고 지구궤도를 비행한 뒤에 무

사히 귀환하자 선에서 아이젠

하워 후보를 누르고 승리한 미국

의 케네디 통령은 여러 가지의

세계‘최초’기록을 빼앗긴 미국

의 자존심을 회복하고 냉전시

의 세계질서의 주도권을 선점하

기 위하여 1962년 9월, 1960년

가 끝나기 전에 사람을 달에

보낼 것을 선언하게 된다. 이렇게

해서 시작된 아폴로 계획은 1967

년 1월 아폴로 1호 우주선부터

발사에 앞서 시험하는 과정에 폭

발하여 우주비행사 3명이 숨지는

사고가 있었으나 이를 잘 극복하

여 1969년에 인류역사상 최초로

인간이 달에 착륙하는 성과를 올

렸으며 1972년 아폴로 17호에 이

르기까지 11번의 유인우주선을

보냈으며 12명의 우주비행사를

달에 착륙하는 역사를 이루어 냈

다. 한편, 사람을 달에 보내기에

앞서 달궤도를 돌며 달의 지도를

작성할 궤도선을 보낼 레인저

(Ranger) 및 루나 오비터(Lunar

Orbiter)계획과 착륙선을 보내 착

륙지점의 선정과 달표면의 상태파

악과 착륙지점의 선정을 위하여 서

베이어(Surveyor)계획을 가동하여

아폴로계획의 성공을 뒷받침하

다. 1976년까지 러시아는 달탐사

를 위해 60기 이상의 위성을 발사

60│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

그림 1 세계 최초의 달착륙선 루나 9호 그림 2 미국의 최초 무인 달착륙선 서베이어 1호

61 기계저널 CK

61 기계저널 CK

하 으며 미국도 달 탐사를 위해

유인우주선을 포함하여 40기 이상

의 위성을 발사하는 등 세계는

미∙소 양국의 냉전 가운데서도

달탐사의 황금기를 보내었다.

다시불붙는달탐사경쟁

미국과 소련을 중심으로 한 해

빙무드의 바람을 타고 달탐사 경

쟁도 시들해져서 미국에서는

1972년 아폴로 17호를 마지막으

로 달탐사를 중단하 다. ’90년

에 들어서면서 미국은 과학기

술시험위성의 성격을 띤 무인 달

탐사위성 클레멘타인과 루나 프

로스펙터를 1994년과 1998년에

각각 발사하 다. 두 위성 모두

NASA의“짧은 기간에, 보다 좋

게, 저 비용으로(faster, better,

cheaper : FBC)”라는 개발 방

식을 성공적으로 적용하여 만든

소형위성이었다.

2003년 9월, 유럽우주기구

(ESA)에서 개발한 첫 번째 달 탐

사위성 SMART-1은 전기추력기

를 비롯한 신기술을 적용하여 총

무게의 25% 정도의 연료를 탑재

한 신 무려 16개월에 걸쳐 달

궤도에 안착하는 기록을 세웠다.

2004년 1월 14일 부시 미 통

령은 우주탐사 비전(The Vision

for Space Exploration)을 선

언하 고, NASA는 이를 구체화

하여 국제우주정거장이 완성되는

로 우주왕복선을 퇴역시키고

2008년부터 달에 무인우주선을

보내고 2014년까지 유인우주탐사

선을 개발하여 유인비행을 하고

2015년부터 2020년까지 인간을

달에 보내 장기체류하며 화성탐사

를 위한 반 구적인 우주전진기지

를 구축하는 것을 골자로 하는 우

주탐사로드맵을 발표하 다.

2000년 후반에 접어들면서

중국, 일본, 인도, 러시아는 각각

달 탐사계획을 발표하고 지하자

원과 인간거주기지의 확보를 목

적으로 달을 선점하기 위한 경쟁

에 돌입하 다.(표 1 참조)

달 탐사 기술

달 탐사 기술은 사람의 탑승유

무에 따라 크게 유인 달 탐사 기

술과 무인 달 탐사 기술로 분류할

수 있으며, 유∙무인 달 탐사 모

두 필요한 달 탐사선의 목적에 따

라 위성본체 및 탑재체의 기능이

차이가 나므로 궤도선 기술, 착륙

선 기술, 탐침(프로브)위성 기술,

탐사로봇(로버) 기술, 그리고 탐

사선을 발사하기 위한 발사체 기

술 등으로 분류할 수도 있다.

유인 달 탐사가 가능하기 위해

서는, 우주복, 우주식품, 우주선

내의 산소공급, 온도 및 압력유지

장치, 화장실 등 우주인의 생명유

지 및 우주생활을 지원하기 위한

물품이나 장비가 개발되어야 한

다. 우주복의 경우, 선내우주복과

선외우주복이 있는데 선내우주복

은 우주선 발사와 귀환 시 그리

고 우주선 내 비상사태를 비하

여 착용하는 것으로 우주복 내에

는 압력 및 온도 조절장치, 습도

조절장치, 산소 공급과 이산화탄

소 배출을 위한 케이블이 설치돼

있다. 우주환경에 직접 노출되지

않는 임무를 가진 경우에 적합하

며 이소연 씨가 입은 소콜우주복

을 예로 들 수 있다. 선외우주복

은 인간을 달을 포함한 우주의

진공상태로부터 보호하고 달표면

에서 250℃ 이상의 온도차와 태

양의 방사선과 달 표면에 떨어질

지 모르는 운석으로부터 보호하

며 탐험활동을 수행할 수 있도록

설계되어 있으며 달 표면과 우주

공간에서의 임무수행이나 우주

유 시 착용하는 것으로 아폴로

Journal of the KSME, Jul. 2008│61

달탐사기술

그림 3 유인 달 탐사선 아폴로 11호(미국, 1969)

그림 4 무인 달 탐사선 LRO(미국, 2008)

62 기계저널 CK

62 기계저널 CK

우주선의 우주비행사들이 착용하

던 우주복이나 우주왕복선의

우주비행사들이 우주 작업 시 착

용한 우주복을 예로 들 수 있다.

아폴로 우주복의 경우 외장부는

유리섬유로 짜여 있고 총 21층으

로 구성되어 있으며 호흡용 산소

를 보내는 튜브에 의해 기압이

유지되었으며 속옷은 고열을 냉

각하기 위한 수관이 분포되도록

설계되었으며 심전도 같은 인체

의 상태도 전파로 지구로 보내올

수 있도록 설계되었다. 아폴로 11

호 선장인 암스트롱이 달에서의

첫 우주식사로 구운 칠면조 고기

를 먹었다 하여 화제가 된 우주

식품은 이미 미∙소 양국을 비롯

한 우주선진국에서 다양하게 개

발된 바 있으며, 이소연 씨가 우

주정거장에 탑승하게 된 것을 계

기로 우리나라도 우주식품에

한 개발이 어느 정도 이루어졌다

고 볼 수 있다.

유∙무인 달 탐사 모두 필요한

달 탐사선의 경우, 자율항법 및

유도장치, 위성구조설계, 열제어,

통신 및 데이터 처리장치, 전력장

치, 탑재소프트웨어, 추진장치 등

일반 인공위성을 설계하는 데 사

용되는 기술이 많은 부분 그 로

사용되며 달 탐사의 목적에 따라

스테레오카메라, X-선 분광기,

지진계, 레이저 고도계, 플라즈마

/이온 실험장비 등의 탑재체를

별도로 개발하여야 한다. 달 착륙

선의 경우, 달 환경분석을 통한

착륙지점선정과 임무설계가 우선

되어야 하며 상기반의 항법장

치설계와 자율적 착륙지점선정

및 충돌회피기술이 적용되어야

하며 연착륙을 위한 역추진장치

와 랜딩기어 등의 착륙장치도 설

계되어야 한다. 또한 제반 전기∙

전자장비는 달표면에서의 극심한

온도차를 견딜 수 있도록 극한상

황을 고려한 설계가 이루어져야

함은 물론이다.

62│ 기계저널 제48권 제7호

테마기획●한국의우주기술및개발

2000년 의 세계 달 탐사위성 개발 현황

국가 일본 중국 미국 미국 유럽 인도

가구야(SELENE) 창어 1호 루나프로스펙터 LRO SMART-I 찬드라얀 1호

주관기관 JAXA CAST NASA NASA ESA ISRO

발사일 2007. 9. 14 2007. 10. 24 1998. 1. 6 2008. 10(예정) 2003. 9. 27 2008. 4(예정)

발사체 H-IIA 창정 3A Athena II Atlas V 401 Ariane-5 PSLV-XL

-달의 기원연구 -3차원달표면 상 -달 얼음존재유무 -달거주지 모색 -달 얼음존재유무 -달 원격탐사

임무-달탐사기술 개발 제공 확인 -자원위치추적 확인 -3차원지도제작

-달표면의 화학 -달 복사환경연구 -달 화학성분조사 -달 화학성분조사

성분 채취 -신기술 실연 -신기술 적용

소요예산 320억엔 175백만달러 63백만달러 460백만달러 120백만유로 -

달궤도 종류 극궤도 극궤도 극궤도 극궤도 - 극궤도

달궤도 고도 100km 200km 100km 50km 450~2900km 100km

임무수명 12개월 - 12개월 12개월 19개월 24개월

위성 총중량 3000kg 2350kg 296kg 1800kg 367kg 1304kg

위성제원 2.1m(D)x4.8m(H) - 1.3m(D)x1.4m(H) - 1.0m(D)x1.0m(H) 1.5m(D)x1.5m(H)

탑재체수 10 8 5 7 9 11

표 1

달 궤도선

63 기계저널 CK

63 기계저널 CK

한국의 달 탐사 기술은어디까지 왔나?

2007년 10월 정부(과학기술

부)는 우주탐사를 중장기적으로

추진한다는 방침 아래 2017년 달

탐사위성 1호(궤도선) 개발에 착

수하여 2020년에 발사하며,

2021년 달 탐사 위성 2호(착륙

선) 개발에 착수하여 2025년에

발사하여 위성을 달에 착륙시킨

다는 계획을 발표하 다. 달 탐사

위성을 쏘아 올리는 데 필요한

발사체의 경우 2008년에 170t급

소형위성발사체(KSLV-I)를 발사

하고,2017년까지 300t급 한국

형 발사체를 자력으로 개발한다

는 목표다. 한국이 달 탐사 프로

젝트에 직접 참여해보지 않았다

고 해서 위에서 언급한 달탐사

기술이 전혀 없는 것은 아니다.

달 탐사를 위한 무인궤도선의 경

우 탑재체를 제외한 위성본체의

설계기술의 70~80%는 지구 주

위를 도는 위성기술과 많은 차이

가 없으므로 다목적실용위성 1∙

2호와 과학위성을 개발한 경험이

있고 현재 정지궤도급 통신해양

기상위성을 비롯한 다목적실용위

성 3∙3A∙5호와 과학위성 2호

를 개발 중인 우리나라로서는 무

인 달 탐사 위성의 설계기술이

우주선진국 비 60~70% 정도

또는 그 이상의 수준은 축적이

되어 있어 해외발사체를 이용하

여 달 탐사 위성을 발사할 경우

당초 정부가 계획한 2020년보다

몇 년 더 앞당겨 실행할 수도 있

다는 것이 전문가들의 공통적인

견해이다. 반면, 우주인 탑승모듈

및 우주복의 설계, 우주인의 훈련

시설 및 체계구축, 우주공기조화

장치 등의 생명유지 및 생명지원

장치 개발, 다양한 우주식품의 개

발 등이 선행되어야 할 뿐 아니

라 보다 체계적이며 전폭적인 달

에 한 과학적 연구가 선행되지

않는 한 한국의 유인 달 탐사는

여전히 요원한 과제이므로 금번

우주인 탄생을 계기로 정부의 전

폭적인 지원과 국민의 뜨거운 성

원과 관심, 그리고 우주과학자들

의 피나는 노력으로 인해 멀지않

은 미래에 우주선진국으로 우뚝

설 그날을 기 해 본다.

Journal of the KSME, Jul. 2008│63

달탐사기술

그림 4 러시아의 소콜우주복 그림 5 미국식 우주복

70 기계저널 CMYK

70 기계저널 CMYK

■두산중공업 미국 신형 원전 주기기 연이어 수주

두산중공업이 최 원자력발전소 시장으로 떠오르고 있는 미국에서 신형 원

자력발전소 핵심설비를 연이어 수주하는 등 적극적인 시장 공략에 나서고 있다.

두산중공업은 지난달 5일, 웨스팅하우스(Westinghouse) 사와 미국 사

우스캐롤라이나 주에 건설되는 신규 원자력발전소에 들어갈 원자로 등 핵

심 주기기 공급계약을 2,000억 원에 체결했다고 밝혔다.

이 원자력발전소는 미국의 신규 원자력발전소 건설 프로젝트 중 두 번

째로 안정성과 경제성이 획기적으로 향상된 3세 신형 모델인 1,100MW

급 AP1000™으로 건설될 예정이다. 두산중공업은 이들 설비를 창원공장

에서 제작해 2015년 2월까지 공급하게 된다.

두산중공업은 지난 5월 8일에도 조지아 주 신규 원자력발전소용 원자로

등 핵심 주기기 공급 계약을 체결한 바 있어 미국 신규 원자력발전소 건설

계획 중 첫 번째와 두 번째 프로젝트의 핵심기기를 모두 공급하게 됐다.

■현대중공업 세계 최초‘추력날개 선박’인기

현 중공업이 세계 최초로 개발한‘날개 단 선박’의 탁월한 연료 절감

효과에 해운업계들의 관심이 높아지고 있다.

현 중공업은 최근 추력날개 1호선을 인도해 간 독일 선사와 추가로

8,600TEU급 컨테이너선 6척에‘추력날개’를 장착하기로 계약했고, 이

외에도 여러 해운사들로부터 문의가 급증하고 있다고 밝혔다.

추력날개(Thrust Fin)는 프로펠러 뒤에 있는 방향타에 장착돼 추진력을

극 화하는 비행기 날개 모양의 장치로, 프로펠러 회전으로 인해 부가적으

로 발생하는 회전류를 항공기의 양력(揚力; lift) 원리를 응용해 추진력으로

활용하는 것이 특징이다.

추력날개는 비교적 간단한 장치이지만 4~6% 가량의 연료절감 효과가

있어 하루에 300톤 이상의 연료를 소비하는 형 컨테이너선의 경우, 요

즘과 같은 고유가 시 에 매우 큰 효과를 볼 수 있다.

현재의 유가를 감안하면 추력날개를 장착할 경우 컨테이너선 1척이 연

간 240만 달러(약 24억 원)를 절감할 수 있으며, 이를 선박의 평균 운항

수명인 25년으로 계산하면 척당 6,000만 달러(약 600억 원)의 엄청난

연료절감 효과를 볼 수 있다.

현 중공업은 이 추력날개에 해 이미 국내 특허 등록을 완료했으며,

현재 미국, 독일 등 세계 10개국에서의 해외 특허 출원을 마친 상태이다.

■대우조선해양 사상최초 초 형 유조선 100척 인도

우조선해양이 세계 조선 역사상 처음으로 초 형 유조선을 100척을

■ ■ 업계동정 ■■

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Journal of the KSME, Jul. 2008│71

건조해 인도하는 기록을 수립했다.

우조선해양은 최근 이 회사의 100번째와 101번째 초 형 유조선인

‘시리우스 스타(Sirius Star)’호와‘베가 스타(Vega Star)’호의 명명식

을 갖고 선주인 사우디아라비아의 벨라 사에 인도했다. 우조선해양이

100척의 초 형 유조선을 건조한 것은 지난 1988년 홍콩의 월드와이드

사에 첫 초 형 유조선을 인도한 이후 20년 만의 일이다.

세계적으로 초 형 원유운반선이 건조된 것은 중동전쟁이 발발한 1975

년이 처음이다. 이후 생산된 506척의 초 형 유조선 중 우조선해양은

102척을 건조했다. 이는 전체에 약 20%에 해당하는 실적일 뿐만 아니라

초 형 유조선을 건조할 수 있는 총 9개국 25개 조선소 중 단일 조선소

로는 최 건조 실적이다. 이처럼 우조선해양이 타 조선소보다 초 형

원유운반선 건조를 늦게 시작했지만 최강자로 자리매김할 수 있었던 것은

지속적인 기술 개발을 통해 튼튼하고도 빠른 선박을 만들었기 때문이다.

■한국남동발전 분당복합, 2008 국가환경경 상 우수상 수상

분당복합화력발전처(처장 김성섭, 위원장 최성재)는 지난달 10일 한

상공회의소 국제회의장에서 거행된‘2008 국가환경경 상’포상식에

서 기후변화 응분야 우수상을 수상하는 예를 안았다.

지식경제부와 환경부가 공동 주최하고 매일경제신문사가 후원하는 국가

환경경 상은 환경경 을 선도적으로 이끌어 나아가는 기업들을 발굴,

국가가 포상하는 최고의 환경상이다.

‘도심 속의 공원화 발전소’를 목표로 하고 있는 분당복합화력은 에너지

절약과 온실가스 배출 감소를 위한 자발적 협약(VA) 체결 및 환경경 시

스템(ISO14001) 운 등 주도적인 환경경 과, 기후변화에 적극 응하

기 위한 연료전지 및 태양광발전 등 신재생에너지 사업추진, 폐열회수 재

이용, 에너지효율 증 와 신기술 적용 등의 기후변화 응 노력을 크게 인

정받는 계기가 되었다.

2005년도에 이어 2008년도에도 국가환경경 상을 수상한 분당복합

화력은 명실공히 미래환경을 창조하는‘Global Power Leader’로서의

자리매김을 굳건히 하고 있다.

■한국남부발전 하동화력, 7호기 최초 점화 성공

한국남부발전은 지난 5월 27일, 하동화력본부 발전소 내 중앙제어실에

서 장신규 기술본부장 및 직원, 건설 협력사 관계자 등 100여 명이 참석

한 가운데 하동화력 7호기 최초 점화를 성공적으로 마침으로써 남부지역

의 안정적 전력공급과 지역경제 활성화에 기여하는 하동화력 7,8호기 건

설의 순항(順航)을 예고하 다.

■ ■ 업계동정 ■■

72 기계저널 CMYK

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특히 이번 하동 7호기 보일러 최초점화는 신 연소기술인 플라즈마 버너

를 적용하여 시운전 및 운 기간 동안 보일러 등유를 석탄으로 체하는 새

로운 시도를 함으로써 고 유가시 의 연료비(약 6,000㎘ 보일러 등유 석탄

체, 약 22.5억 원/8호기 포함 45억 원) 절감뿐 아니라 후속호기 신기술

적용의 토 를 마련하는 등 설비 운 기술 도약의 전기를 마련하 다.

하동화력 7,8호기가 준공되면 하동화력본부는 총 용량 400만 kW급

형 발전단지로서 2009년 이후 남부지역의 안정적인 전력공급에 기여하게

되며, 건설기간 중에 연간 200만 명에 이르는 고용창출 효과와 함께 지역

경제 활성화에도 이바지할 것으로 전망된다.

■한국동서발전 당진화력 7,8호기 준공식 개최

한국동서발전은 지난달 13일 충남 당진군 석문면 당진화력발전소에서

이재훈 지식경제부 차관과 김낙성 의원, 당진군수 등 주요 인사와 지역주

민 등 250여 명이 참석한 가운데 당진화력 7,8호기 준공식을 가졌다.

당진화력 7,8호기는 초초임계압(USC; Ultra Super Critical) 방식의

50만 kW급 석탄발전소로서 한국전력기술이 설계하고, 두산중공업이 기자

재공급, 삼성물산과 GS건설이 시공을 담당했으며, 지난 2004년 3월에

착공한 이후 총 공사비 1조 985억 원과 연 150만 명의 인력을 투입, 3년

9개월 만에 완공했다.

7,8호기는 당진 5,6호기에 이어 초초임계압 방식으로 설계되어 성공적

으로 준공함에 따라 국내 전력산업 발전기술이 초임계압에서 초초임계압

으로 연착륙하는 데 기여했다는 평이다. 최근에 국내에 건설되고 있는 50

만 ㎾ 급 발전소 10기(운전중 : 6기, 건설중 : 4기)는 모두 초초임계압을

적용하고 있으며, 이들 전체는 기존 초임계압 발전소에 비해 연간 75만

톤의 연료 절감(연간 1,100억 원)과 400만 톤의 CO2 가스배출량 감소효

과가 있는 고효율 발전소다.

■한국서부발전 삼랑진태양광발전소 종합 준공

한국서부발전은 지난 5월 29일 경남 양시 삼랑진읍에 소재한 삼랑진

태양광발전소의 종합준공식을 갖는다고 밝혔다.

이번에 준공한 삼랑진태양광발전소는 삼랑진발전처 하부댐 인근의 유휴

부지를 활용하여 총 설비용량 3,000kWp로 1단계 2,000kWp는 ’07년

9월에, 2단계 1,000kWp 태양광 설비는 금년 2월에 착공하여 지난 4월

29일부터 상업운전을 개시하 다.

서부발전은 지난 2005년 8월 발전회사 최초로 태안화력발전소 내에

120kWp 태양광발전소를 준공하여 운 하고 있으며, 태양광발전소의 건

설 경험과 수년간의 운 노하우를 활용하여 삼랑진태양광발전소를 건설

■ ■ 업계동정 ■■

72│ 기계저널 제48권 제7호

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Journal of the KSME, Jul. 2008│73

함으로써 국내 태양광발전소중 최고의 시스템 효율을 갖춘 국내 최 의

용량 태양광발전소를 보유, 운 하게 되었다.

삼랑진태양광발전소의 전력판매수익은 연간 25억 원에 달하며 CO₂ 저

감량은 연간 약 2,300톤으로서 향후 기후변화협약에 의한 배출권거래 시

행 시 부가적인 수익도 창출할 수 있게 되었다.

삼랑진태양광발전소는 서부발전이 신재생에너지 분야의 기술개발과 보

급 활성화에 동참하고자, 정부와 2005년 7월 25일 체결한 RPA(신재생

에너지공급협약) 사업의 일환으로 추진한 신재생에너지 건설사업이다.

■한국중부발전 2008 국가환경경 상 통령상 수상

한국중부발전은 지난달 10일 한상공회의소 국제회의장에서 개최된

지식경제부, 환경부 공동주최‘2008국가환경경 상’시상식에서 종합

상인 통령상을 수상하 습니다. 이만의 환경부장관, 이재훈 지식경제

부 차관을 비롯하여 500여 명의 관계자들이 참석한 이날 행사에서는 본

사 환경화학팀장의 환경경 우수사례 발표, 환경부장관 및 지경부 차관

축사에 이어서 포상의 순서로 진행되었다. 이날 환경부 장관은 축사에서

‘저탄소 경제로 가자’라는 주제로 지구환경보전의 중요성을 강조하면서

“일상생활에서 조금 불편함을 몸에 익혀 에너지를 적게 소비하는 생활습

관을 갖자”라고 당부했다.

■현대자동차 고유가 시 도 문제없다!! ‘싼타페 2009’출시

현 차가 고유가 시 에 SUV 고객 관심 끌기에 나섰다.

현 자동차는 연비와 출력을 향상시키고, 기본 오디오 상품성을 보강한

‘싼타페 2009’모델을 지난달 4일부터 시판에 들어갔다.

‘싼타페 2009’모델은 ▲국내 SUV 최고 수준의 연비인 13.2km/ℓ

(2.0, 자동변속기 기준) 실현, ▲ 3마력이 향상된 최고출력 175마력의 엔

진 성능(2.2, 자동변속기 기준) 개선 ▲ 동급 최고의 멀티미디어 상품성을

확보한 것이 특징이다. ‘싼타페 2009’모델은 분사 시기의 최적화 등 엔

진성능의 개선을 통해 연비를 기존 비 약 5% 향상시켜 고유가 시 에

적극적으로 응, 고객 만족도를 더욱 향상시켰다. 또한, ‘싼타페 2009’

모델은 최고 출력이 3마력 향상된 175마력(2.2, 자동변속기 기준)의 고성

능 엔진으로 드라이빙의 즐거움을 배가시켰다. 뿐만 아니라, AUX, USB,

아이팟 단자, 블루투스 핸즈프리 등 통합 멀티미디어 기능을 전 모델에

기본으로 장착, 동급 모델 최고의 멀티미디어 상품성을 확보했다.

특히,‘싼타페 2009’모델은 연비 및 동력 성능 개선, 상품성 강화에도

불구하고 가격은 기존과 동일하게 운 해 최고의 고객 만족을 실현했다.

■ ■ 업계동정 ■■

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■posco 광양제철소, 세계 최 액체산소 탱크 조기 준공

광양제철소 에너지부가 최근 1만 톤급 액체산소 탱크를 준공했다.

이번에 준공된 액체산소 탱크는 높이 28.7m, 직경 24.9m로 세계 최

규모며 하 183℃의 액체산소를 저장할 수 있다.

액체산소 탱크는 지난해 4월 착공해 올해 9월 준공 예정이었으나 지상에

서 탱크 지붕을 미리 제작해 형 크레인으로 올리고 내부 용접작업도 여러

명이 함께할 수 있도록 하는 등 공사 방법을 개선해 공기를 3개월 앞당겼다.

에너지부 산소공장은 이번 액체산소 탱크의 조기 준공으로 하절기 동안

고로공장에 시간당 3000N㎥ 의 산소를 추가로 공급할 수 있게 돼 용선

생산 증가와 20억 원의 원가절감을 기 하고 있다.

■ LG전자 獨 지멘스와‘상업용 에어컨 컨트롤 솔루션 사업협력’MOU 체결

LG전자가 상업용 에어컨 분야에서 세계 최 전기∙전자업체이자 빌딩

관리시스템(BMS) 선두기업인‘지멘스’와 손잡는다.

LG전자는 최근 에어컨사업부장 노환용 부사장 등 LG 경 진과 지멘스

한국법인의 빌딩자동화사업부장 샤샤 브로젝(Sascha Brozek) 부사장 등

지멘스 관계자가 참석한 가운데‘상업용 에어컨 컨트롤 솔루션 공동개발

및 사업협력’을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다.

LG전자는 빌딩관리시스템(BMS; Building Management System)

분야 세계 최고의 기술을 보유한 지멘스와의 협력을 통해 기존의 상업용

에어컨 제품뿐만 아니라 이를 제어하는 솔루션까지 확보하게 돼 제품 및

서비스 경쟁력을 더욱 높일 것으로 기 된다.

협력 범위도 국내뿐만 아니라 로벌 사업 역까지 적용함으로써 향후

해외시장 매출 확 에도 긍정적 효과가 예상된다.

■삼성전자 獨 실트로닉 합작사, 300mm 웨이퍼 생산 개시

삼성전자와 독일 실트로닉(Siltronic) 사가 공동으로 설립한 웨이퍼 생

산 합작사인 SSW(Siltronic Samsung Wafer Pte. Ltd.)가 300mm 웨

이퍼 양산을 개시했다.

지난달 19일 싱가포르 현지에서 리셴룽(�顯�) 총리, 삼성전자 반도체

총괄 권오현 사장, 실트로닉사 CEO 빌헬름 지텐탈러(Wilhelm

Sittenthaler) 박사를 비롯한 양사 관계자와 싱가포르 정부 주요 인사들이

참석한 가운데 SSW 웨이퍼 생산라인 준공식 행사가 열렸다.

삼성전자와 실트로닉(Siltronic) 사는 2006년 7월, 300mm(12인치) 웨이퍼

생산을 목적으로 각각 2억 달러씩 총 4억 달러를 투자해 합작사를 설립했다.

합작사 생산 시설은 같은 해 8월에 실트로닉 사의 기존 싱가포르 생산

단지 부근에 착공되어 2008년 1월에 공사가 완료됐으며, 설비 반입, 테스

■ ■ 업계동정 ■■

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Journal of the KSME, Jul. 2008│75

트 생산 등 절차를 거쳐 이번에 양산을 시작하게 됐다. 합작사는 2010년

까지 300mm 웨이퍼 월 30만 매 생산 능력 확보를 목표로 하고 있으며,

삼성전자는 생산량 중 일정 비율을 공급 받을 예정이다.

■동부제철 김경범 상무, 2008 국가환경경 상 수상

‘2008 국가환경경 상 정부포상식’이 지난달 10일 한상공회의소

에서 개최되었다.

기업의 환경경쟁력을 강화하고 지속가능한 산업발전 기반을 마련하자는

취지에서 지난 1990년 만들어진 이번 행사에는 이재훈 지경부 2차관, 이

만의 환경부 장관을 비롯한 기업 및 공공기관 관계자 400여 명이 참석한

가운데, 국가환경경 촉진 회 우수사례발표와 기업체 및 제품상 19개,

유공자 10명에 한 포상이 실시되었다.

동부제철에서는 인천공장 김경범 상무가 환경기술 지원체계 구축 및 환

경협약 체결, 기술 도입 및 개선활동 전개 등의 공로를 인정받아 통령

표창을 수상하는 예를 안았다.

이날 행사에 참석한 관계자들은 자원고갈과 기후변화 등 21C는“환경

의 세기”가 될 전망으로, 점차 강화되는 국제환경규제를 현명하게 극복하

고 급속히 성장하고 있는 신환경산업을 새로운 성장동력원 창출의 기회로

활용하자는 데에 뜻을 모았다.

■유니슨(주) 국산 1호 풍력발전기 본격 상업운전 개시

유니슨은 지난 5월 23일 한국수력원자력(주) 고리 원자력발전단지 내

에 750kW 풍력발전기 1기의 설치를 완료하고, 5월 27일 한국전기안전

공사로부터 사용전 검사를 마친 후 본격적인 상업운전을 개시하 다.

현재 가동 중인 유니슨의 750kW 풍력발전기는 국산화 풍력발전기로는

국내 최초 상업용으로 설치되어 지난달 24일 준공되어, 본격적인 국산풍

력발전기 시 를 열었다는 데 주목할 필요가 있다. 그동안 국내에 보급된

풍력발전기는 전량 수입에 의존하여 왔으나, 금번 유니슨의 750kW 풍력

발전기 보급을 시작으로 풍력발전분야에 있어서 수입 체효과를 거둘 수

있게 되었다.

유니슨은 자체 기술로 개발한 750kW 풍력발전기를 아시아, 동유럽,

중남미 등 신흥 풍력발전시장에 공급 추진 중에 있으며, 올해 실증을 완

료하게 되는 2MW 풍력발전기는 2009년 이후 주력제품으로 전 세계 풍

력시장에 본격 진출할 계획이다. 학회 사무국 : [email protected]

■ ■ 업계동정 ■■

87 기계저널 CK

87 기계저널 CK

Journal of the KSME, Jul. 2008│87

한기계학회논문집 A권제32권제6호, 통권제273호

<<재재료료 및및 파파괴괴∙∙CCAAEE 및및 응응용용역역학학∙∙동동역역학학 및및 제제어어∙∙생생산산 및및 설설계계공공학학∙∙신신뢰뢰성성 부부문문>>

<<학학술술논논문문>>

○ 맞물린 나노전극을 가지는 마이크로 캔틸레버의 제작 및 순환전압전류방법을 이용한 DNA의 선택적인

○ 고정화 / 이정아∙이광철 ���������������������������������������������������������������������������459

○ 구조 효율을 고려한 CNG 자동차 연료저장용기의 최적설계 / 김호윤∙배원병∙장 준∙김 철���������465

○ 유한요소해석 및 다구찌법을 이용한 형상인발제품 치수정도 및 직진도 향상을 위한 다이스각 최적화 /

○ 이상곤∙이재은∙김병민����������������������������������������������������������������������������474

○ 고주파 유도가열을 사용한 초박육 플라스틱 제품의 사출성형 / 박 근∙최 선∙이세직∙김 석 ��������481

○ 멱함수 가공경화 모델을 이용한 복합실린더의 자긴가공해석 / 박재현∙이 신∙심우성∙김재훈∙

○ 차기업∙홍석균������������������������������������������������������������������������������������488

○ 요소 삭제 방법을 사용한 원형 금속 관의 축방향 파단 해석 / 이상훈∙김현규��������������������������496

○ 협계용접부 강도 불균일을 고려한 소성 계수 평가(I) / 허 용∙김형익∙선광상∙구재민∙석창성 �������504

○ 협계용접부 강도 불균일을 고려한 소성 계수 평가(II) / 허 용∙김형익∙이광현∙구재민∙석창성 ������512

○ SM45C 환봉 용접재의 피로거동에 관한 실험적 연구 / 이용복∙정재근�������������������������������519

<< 기기술술논논문문 >>

○ 레벨 러핑 크레인 붐에 한 구조설계의 건전성 평가 / 김민생∙이재철∙정석용∙안성훈∙손지원∙

○ 조광제∙송철기∙박실룡∙배태한 �������������������������������������������������������������������526

○ 고주파유도가열에 의한 고강도 센터필라 개발 / 손진혁∙염 진∙김원혁∙황정복∙김선웅∙유승조∙

○ 이현우 ��������������������������������������������������������������������������������������������533

한기계학회논문집 B권제32권제6호, 통권제273호

<<열열공공학학∙∙유유체체공공학학∙∙에에너너지지 및및 동동력력공공학학 부부문문>>

<<학학술술논논문문>>

○ 전자모듈의 배열에 따른 열전달특성의 실험적 연구 / 이 희∙이 근∙차윤석∙이준식 ����������������407

○ 유동 섭동에 의한 난류예혼합화염의 열발생 모델에 관한 연구 / 조주형∙백승욱 �����������������������413

○ 3차원 입자와법을 이용한 높은 스트롤수로 진동하는 구에 한 유동장의 수치해석 / 이상환∙박윤섭∙

○ 조 택∙안철오∙서인수����������������������������������������������������������������������������421

○ 2차원 압축공기-물의 압축성 이상 유동 수치 해석 / 박찬욱∙이승수 ����������������������������������429

○ 자동차용 고분자 연료전지 수소 재순환 시스템의 이상 유동해석 / 곽현주∙정진택∙김재춘∙김용찬∙

○ 오형석 ��������������������������������������������������������������������������������������������446

○ 운전조건 변화에 따른 이산화탄소 열펌프의 냉난방 성능특성 비교 / 조홍현∙백창현∙이응찬∙강 훈∙

○ 김용찬 ��������������������������������������������������������������������������������������������454

○ 표면조도가 있는 난류경계층 내 난류구조 / 이재화∙이승현∙김경연∙성형진��������������������������463

○ DES 기법을 이용한 270�곡덕트에서 발달하는 난류 유동의 수치해석 / 서정식∙신종근∙최 돈∙

○ 이주철 ��������������������������������������������������������������������������������������������471

○ SMX형 정적 믹서의 압력손실 특성 / 양희천∙박정일������������������������������������������������479

논문집목차

88 기계저널 CK

88 기계저널 CK

논문집목차

88│ 기계저널 제48권 제7호

Journal of Mechanical Science and Technology

Vol. 22 No. 6

<<MMaatteerriiaallss aanndd DDeessiiggnn EEnnggiinneeeerriinngg>>

○ Study on true stress correction from tensile tests / J. M. Choung, S. R. Cho ����������������������������������1039

○ Reliability analysis using an enhanced response surface moment method / D.-H. Kim, G. Lee, D.-H.

○ Choi, J.-H. Choi, S. H. Lee, B. M. Kwak������������������������������������������������������������������������1052

○ Analytical investigation on axisymmetric free vibrations of moderately thick circular functionally graded

○ plate integrated with piezoelectric layers / F. Ebrahimi, A. Rastgoo, M. H. Kargarnovin ����������������������1058

<<DDyynnaammiiccss,, VViibbrraattiioonn aanndd CCoonnttrrooll>>

○ Adaptive nonlinear control using input normalized neural networks / H. Leeghim, I.-H. Seo, H. Bang �������1073

○ Kinematic parameter calibration method for industrial robot manipulator using the relative position /

○ I.-C. Ha ����������������������������������������������������������������������������������������������������������1084

○ Adaptive control and stability analysis of nonlinear crane systems with perturbation / H. C. Cho,

○ K. S. Lee ���������������������������������������������������������������������������������������������������������1091

○ Trajectory optimization and the control of a re-entry vehicle in TAEM phase / J.-H. Baek, D.-W. Lee, J.-H.

○ Kim, K.-R. Cho, J.-S. Yang��������������������������������������������������������������������������������������1099

○ Damage detection of damaged beam by constrained displacement curvature / E.-T. Lee, H.-C. Eun����������1111

○ Design of the intake system for reducing the noise in the automobile using support vector regression /

○ H.-J. Sim, S.-G. Park, Y.-G. Joe, J.-E. Oh ���������������������������������������������������������������������1121

○ Robust extended Kalman filter of discrete-time Markovian jump nonlinear system under uncertain noise /

○ J. Zhu, J. Park, K.-S. Lee, M. Spiryagin������������������������������������������������������������������������1132

○ Numerical estimation of dynamic behaviour of viscoelastic elastomer specimen / B. M. Seoudi, S.-H.

○ Kim, H. H. Chun, I. Lee �����������������������������������������������������������������������������������������1140

<<PPrroodduuccttiioonn EEnnggiinneeeerriinngg aanndd FFuussiioonn TTeecchhnnoollooggyy>>

○ Design of pollution preventing system for camera window / D.-H. Kim, J.-Y. Song, S.-K. Cha, M.-R. Lee ���1149

<<TThheerrmmaall aanndd PPoowweerr EEnnggiinneeeerriinngg>>

○ A comparison of LII analysis results from numerical model and experiment at elevated surrounding

○ pressures / G. B. Kim, J. Y. Shim, S. W. Cho, Y. J. Chang, C. H. Jeon ���������������������������������������1154

○ Wet bar detection by using water absorption detector / H. S. Kim, Y. C. Bae, C. D. Kee����������������������1163

<<FFlluuiiddss EEnnggiinneeeerriinngg>>

○ Numerically analyzed supersonic flow structure behind the exit of a two-dimensional micro nozzle /

○ S. Kim, J. S. Kim, J. Choi, J. Park, S. D. Kwon����������������������������������������������������������������1174

○ LBM simulation on mixing enhancement by the effect of heterogeneous zeta-potential in a microchannel /

○ J. Kang, H. S. Heo, Y. K. Suh�����������������������������������������������������������������������������������1181

○ A dynamic boundary model for implementation of boundary conditions in lattice-Boltzmann method /

○ J. Kang, S. Kang, Y. K. Suh�������������������������������������������������������������������������������������1192

○ Natural convection between concentric spheres in electromagnetic fields / C.-H. Jung, T. Tanahashi���������1202

○ A computational study of inviscid hypersonic flows using energy relaxation method / S. Nagdewe,

○ G. R. Shevare, H. D. Kim����������������������������������������������������������������������������������������1213

○ Wave overtopping simulations over coastal structures / J.-C. Park, B.-H. Lee, K.-Y. Hong�������������������1222

○ Investigation of ship maneuvering with hydrodynamic effects between ship and bank / C.-K.

○ Lee, S.-G. Lee����������������������������������������������������������������������������������������������������1230

○ Effects of ALR and configuration ratio on turbulent structures in swirling flows / S.-G. Lee ������������������1237

2008년도 제6차 이사회 개최학회소식

우리 학회는 2008년도 제6차 이사회를 지난달 20일 학회 회의실에서 개최하 다.

이날 보고 및 결의된 사항은 다음과 같다.

■ 일 시 : 2008년 6월 20일(금) 오후 5:00

■ 장 소 : 학회 회의실

■ 참 석 : 강신형 김석준 이진호 김윤제 박승호 전흥재 김윤 이병채 한근조

임홍재 한승호 부준홍

■ 보고사항 :

1. 총무∙학술∙편집∙재무업무 등을 각 담당이사께서 보고함.

2. 2008년도 제5차 이사회 회의록을 확인∙접수함.

■ 의결사항 :

1. 한국공학한림원 포상사업 수상후보자 추천위원회 위원의 추천을 추인함.

강신형 회장(서울 )

2. 2008 문화체육관광부 우수 학술도서 선정 심사위원의 추천을 추인함.

김광용 편집장 홍금식 편집장 임중연 편집장

3. 제도개선위원회 위원(위원장: 이상용) 선임을 승인함.

최연선(성균관 ) 유재석(아주 ) 김우승(한양 ) 이병채(과기원)

김민수(서울 ) * 간사 : 최우천(고려 )

4. 한국생산성본부의 APO ‘린 식스시그마에 한 연구회 회의’참가후보자의 추천을 승인함.

김형의 박사(기계연) 김보현 박사(생기원)

* APO: Asian Productivity Organization(아시아생산성기구)

* 일시/장소 : 2008. 9. 23.~26., 타이페이

5. 2008년도 추계학술 회 관련의 건.

1) 조직위원의 추가선임을 승인함.

김윤재(고려 ) 민승재(한양 ) 홍원표(생기원) 김동식(포항공 )

주원구(연세 ) 리광훈(서울시립 ) 조형희(연세 ) 민경덕(서울 )

김형의(기계연) 배동호(성균관 ) 신세현(고려 ) 이승엽(서강 )

안성훈(서울 ) 권오명(고려 ) 김사량(강릉 ) 박준상(한라 )

2) 기조강연 연사의 선정은 조직위원회에 위임하기로 함.

3) 추계학술 회 발표논문의 한기계학회논문집 및 JMST에의 게재는 해당 편집장과 협의하

여 진행하기로 함.

6. 창원혁신클러스터추진단과의 협력사업 계획을 승인함.(상세 내용 생략)

7. 창원혁신클러스터추진단 협력사업 위원회(가칭) 위원 선임을 승인함.

위원장 : 유완석 부회장

위 원 : 임홍재(국민 ), 박승호(홍익 ), 주석재(울산 ), 최 휴(창원 ),

부광석(인제 ), 이건명(경상 )

8. 2008~2010년도 평의원 및 감사를 승인함.(상세 내용 생략)

89 기계저널 CK

89 기계저널 CK

Journal of the KSME, Jul. 2008│89

90 기계저널 CK

90 기계저널 CK

90│ 기계저널 제48권 제7호

학회소식

9. 2009년도 춘계학술 회는 2008년도와 같이 부문 단일 또는 공동 주관 행사로 개최하기로 함.

10. 신입회원을 인준함.

1) 정 회 원 : 오경균 연구원(한국과학기술연구원) 등 19명

2) 학생회원 : 이병언 석사과정(부산 학교) 등 18명 합계 37명

11. 한국기계관련학회연합회 관련 업무의 간사로 박승호∙김윤제 총무이사를 선임함.

12. 특별회원 증 사업은 지속적으로 진행하되, 하반기부터는 2009년도 신입회원사 확보와 회

비 증액에 중점을 두기로 함.

13. 특별회원사를 위한 강연회, 강습회 등 이벤트의 개발을 고려하기로 함.

14. 평의원의 적극적인 참여를 유도하기 위하여 평의원 관련 연간 계획서를 마련하여 안내하기로 함.

번호 회원번호 이름 근무처(소속) 번호 회원번호 이름 근무처(소속)

1 20080273 오 경균 한국과학기술연구원 11 20080290 강 병훈 한국산업기술 학교

2 20080275 황 지홍 서울산업 학교 12 20080292 김 사웅 포스코

3 20080276 정 재웅 LS산전 13 20080294 정 윤철 안동 학교

4 20080277 김 주상 LG전자 14 20080295 서 희 POSCO

5 20080278 오 성훈 전북 학교 15 20080298 이 양수 (주)나우테크

6 20080279 조 민행 중앙 학교 16 20080302 김 동석 POSCO

7 20080286 박 명규 해군 정비창 17 20080303 김 준호 POSCO

8 20080287 박 창민 포스코 18 20080306 박 차식 호서 학교

9 20080288 엄 태관 오스템임플란트ㄜ 19 20080308 장 재성 중앙 학교

10 20080289 이 성호 한국생산기술연구원

신입회원 명단

1. 정회원

번호 회원번호 이름 근무처(소속) 번호 회원번호 이름 근무처(소속)

1 20080274 이 병언 부산 학교 10 20080297 김 충수 서울 학교

2 20080280 엄 윤식 건국 학교 11 20080299 오 지 창원 학교

3 20080281 백 정윤 조선 학 12 20080300 고 림 울산 학교

4 20080282 안 환 포항공과 학교 13 20080301 신 명수 동명 학교

5 20080283 이 재민 건국 학교 14 20080304 홍 연정 동명 학교

6 20080284 김 민철 동아 학교 15 20080305 김 용석 울산 학교

7 20080285 최 삼규 동아 학교 16 20080307 권 순광 울산 학교

8 20080293 강 인근 서울 학교 17 20080309 권 오석 울산 학교

9 20080296 최 우진 부경 학교 18 20080310 윤 태준 강원 학교

2. 학생회원