우리얘기

<사진 및 동영상=한국천문연구원 제공>

2013년 2월 16일 약 45m 크기의 근지구소행성이 지구로부터 27,700km 거리를 스쳐지나갈 예정입니다.

소행성 2012 DA14는 오는 2월 16일, 정지궤도 안쪽을 남극에서 북극 방향으로 통과해 지나간다. 따라서 운영 중인 인공위성이나 우주잔해물과의 충돌가능성은 극히 낮은 것으로 확인되었다. 회색 선은 정지궤도, 하늘색 선은 2012 DA14의 움직임 나타낸다.

한국천문연구원은 오는 2월 16일 토요일 04시 24분에 45m 크기의 근지구소행성 '2012 DA14'가 지구 표면에서 27,700km 까지 접근한다고 12일 밝혔습니다.

'2012 DA14'가 우리나라에 가장 근접하는 때는 이날 04시 34분경이며, 서울 기준 약 30,300km 거리입니다.

참고로 이번에 발사 성공한 나로과학위성의 고도는 약 1,500km, 정지궤도 위성인 천리안 위성의 고도는 약 35, 786km입니다.

통과 속도는 초속 7.8km로, 총알의 약 10배 빠르기입니다.

■ '2012 DA14'는 농구장의 약 2배 크기로, 현재 운용 중인 인공위성에 피해를 입힐 가능성은 대단히 낮다고 합니다.

이 소행성은 대부분의 위성이 분포하는 저궤도와 정지궤도 사이의 위성이 비교적 많지 않은 공간을 지나가고, 정지궤도 위성이 움직이는 동서방향의 직각인 지구의 남북 방향으로 통과합니다.

또 이 소행성이 이번 접근 중 지구에 충돌할 가능성은 없습니다.

질량도 작기 때문에 지구의 자전 변화나 지진, 해일 등 자연재해를 일으킬 가능성도 전혀 없는 것으로 확인되고 있습니다.

현재 40m급 근지구소행성은 약 50만개로 추산되며, 이러한 천체가 지구에 충돌할 확률은 평균 1200년에 한 번 꼴입니다.

'2012 DA14' 크기의 천체가 이처럼 근거리를 두고 지구를 통과하는 사건은 인류가 소행성을 체계적으로 관측하기 시작한 1998년 이후에 처음이며, 이 같은 현상은 40년에 한 번 꼴로 일어나고 있는 것으로 알려지고 있습니다

■ '2012 DA14'는 이번 지구 접근 때 우리나라를 포함한 아시아와 호주, 동유럽 등에서 관측조건이 좋습니다.

이에 따라 한국천문연구원은 이날 다양한 관측시설을 투입해 그 궤도와 자전특성을 조사할 계획입니다.

한국천문연구원은 오는 22일까지 오스트리아 비엔나에서 열리는 UN 평화적 우주 이용을 위한 위원회(UN Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, UNCOPUOS) 제50차 과학기술소위원회에서 이번 관측자료와 아포피스의 관측 사항을 보고할 예정입니다.

<관련글>
소행성 아포피스 지구 접근 http://daedeokvalley.tistory.com/584

■ 한국천문연구원은 2010년부터 기초기술연구회의 지원을 통해 국가문제해결형 연구사업(NAP, National Agenda Project)인 '우주물체 전자광학 감시체계 기술개발'을 수행 중으로, 지구 추락 인공위성 외에도 근 지구 공간을 통과하는 소행성들을 감시하고 있습니다.

한국천문연구원은 2011년 독일의 뢴트겐위성 추락 이후, 교육과학기술부, 국방부, 한국항공우주연구원, 공군 등과 공동으로 러시아 포보스-그룬트 탐사선(2012년)과 코스모스1484 위성(2013년)의 추락을 전후해 위성추락상황실을 운영, 대국민 알림서비스를 수행한 바 있습니다.

<관련글>
러시아 화성탐사선 포보스 지구 추락 http://daedeokvalley.tistory.com/321
러시아 인공위성 코스모스 추락 http://daedeokvalley.tistory.com/589

□ 관련 영상 링크

NASA ScienceCast: Record-Setting Asteroid Flyby
http://www.youtube.com/watch?v=GwidzVHvbGI

Close Approach of Asteroid 2012 DA14 - Fear vs. Fact | Video
 http://www.youtube.com/watch?v=oZcssXk2XQI

JPL NEWS: Asteroid 2012 DA14 Flight Path
http://www.youtube.com/watch?v=ISSArm_yvtQ

JPL NEO Program Office:?Asteroid 2012 DA14 ? Earth Flyby Reality Check
http://www.nasa.gov/topics/solarsystem/features/asteroidflyby.html

※본 영상은 한국항공우주연구원이 배포한 것이며, 사용 시 반드시 출처를 밝혀야 합니다.

한국항공우주연구원은 지난 1월 30일 16시에 발사한 나로호의 발사 후 모습이 담긴 탑재 카메라의 영상을 공개했습니다.

이 영상은 우리가 만든 나로호 상단부 전자탑재체에 각각 페어링 방향과 발사체 1단 방향으로 설치된 2대의 카메라가 촬영한 것입니다.

나로호가 2013년 1월 30일 16시 발사돼 탑재 인공위성을 궤도에 진입시키는 모든 절차에 성공하면서 우리나라는 세계 11번째 스페이스클럽 국가가 되었습니다.

나로호는 개발 계획이 수립된 2002년 이후 10차례의 발사 연기와 2차례의 실패를 딛고 이번 3차 발사에 성공하며 사업을 마무리 지었습니다.

이번 나로호 3차 발사의 과정을 정리합니다.

■ 두 번의 발사 연기

△ 첫번째 연기

최초 나로호 3차 발사는 2012년 10월 26일로 예정되었습니다.

그러나 발사 당일 07시 30분부터 시작된 연료 주입 준비 작업 중 10시 10분 경 1단부로 연료 공급을 하는 장치가 헬륨가스 공급 압력(220bar)를 견디지 못하고 파손돼 가스가 세면서 절차가 중단되었습니다.

해당 부품은 러시아가 제작한 것으로, 러시아에서 다시 들여와야 함에 따라 나로호는 기립상태에서 다시 눕혀져 조립동으로 이동했습니다.

<관련글>
3차 발사 중단 이유                           http://daedeokvalley.tistory.com/566
3차 발사 중단 공식 발표문 및 1문 1답  http://daedeokvalley.tistory.com/567
3차 발사 중단 원인 분석 결과             http://daedeokvalley.tistory.com/573

 
△ 두번째 연기

나로호 재발사는 2012년 11월 29일로 확정됐습니다.

하지만 발사 당일 최종 15분을 남겨두고 카운트다운이 중단됐습니다.

문제는 우리나라가 담당한 2단부 로켓의 추력방향제어기(TVC)에서 일부 전류의 이상 신호가 발생했기 때문입니다.

이에 따라 나로호는 다시 눕혀져 조립동으로 이동해야 했습니다.

다행이 관련 부품은 우리나라가 다량 확보하고 있어 수리 및 점검은 원활하게 진행되었습니다.

<관련글>
발사 중단 원인과 향후 일정          http://daedeokvalley.tistory.com/576

■ 세번째 도전

△ 나로호 이송

수리와 점검을 모두 마친 나로호는 해를 넘겨 2013년 1월 30일 재발사키로 합니다.

나로호는 2013년 1월 28일 07시 15분 조립동을 떠나 발사대로 옮겨집니다.

이송 완료 시각은 08시 25분입니다.

발사대에 장착된 나로호는 상단부의 온도제어를 위하여 MTU를 이용한 공기 공급을 받습니다.

MTU(Mobile Thermostating Unit)는 이동형 온도제어 장치로, 발사체 1단 및 상단의 온도와 습도 요구 조건에 맞는 공기를 공급하는 시스템입니다.

이어 10시부터는 나로호와 발사대 케이블마스트의 연결 작업이 진행됩니다.

케이블 마스트 연결을 마친 나로호는 이날 14시 41분 이렉터를 이용해 기립을 시작, 15시 5분 완료하고 발사 대기 상태에 돌입합니다.

△ 발사 리허설

한국항공우주연구원은 기립된 나로호의 발사 리허설을 실시, 1월 29일 16시 9분 완료했습니다.

3시간에 걸쳐 리허설 결과를 분석한 결과는 이날 19시 '한·러 비행시험위원회(FTC)'에 보고되었고, 이어 20시에 열린 '나로호 3차 발사 관리위원회'는 특이사항이 없어 익일 나로호 발사가 기술적으로 가능함을 확인했습니다.

■ 발사 당일

△ 발사 준비상황

발사 당일인 2013년 1월 30일 11시, '나로호 3차 발사 관리위원회'는 기술적 준비상황, 기상상황, 우주환경상황 등을 종합적으로 검토해 이날 16시 나로호 발사를 최종 결정했습니다.

발사 약 2시간 전인 13시 58분 연료와 산화제 주입을 시작되었습니다.

이어 발사 15분 전인 15시 45분 자동 발사 카운트다운이 실행되었습니다.

그리고 16시 정각 발사에 성공했습니다.

■ 나로과학위성 궤도 정상 진입

△ 최초 지상 교신

나로호 발사 후 9분 만인 16시 9분 나로호에서 정상 분리된 나로과학위성은 19시 26분부터 약 10분간 노르웨이 지상군에 비콘(beacon) 신호를 보내며 성공적으로 첫 교신을 했습니다.

비콘신호는 위성에서 주기적으로 지상으로 보내는 고유의 전파신호로, 이를 수신한 것은 곧 나로과학위성이 나로호와 분리 시 계산된 궤도에 정상 진입하였음이 실제로 확인된 것을 의미합니다.

나로과학위성은 위성이 매 궤도마다 북극 지역을 지나기 때문에 노르웨이 지상국과의 협정을 통하여 초기 신호를 주고 받게 됩니다.

△ 국내 지상국과 첫 교신

2013년 1월 31일 03시 28분 KAIST 인공위성센터는 나로과학위성과 최초 교신에 성공합니다.

KAIST 인공위성연구센터는 위성이 궤도에 진입한 후  처음으로 우리나라 상공을 지나는 31일 오전 3시 28분부터 14분간 최초 교신을 시도하여 위성의 현재 상태를 확인하기 위한 초기 명령을 위성으로 전송하고, 위성으로부터 자료를 전송 받아 나로과학위성의 상태가 모두 정상적인 것을 확인하였습니다.

<나로과학위성> ○ 개요 나로과학위성은 앞으로 앞으로 약 한 달간의 초기 운영을 거쳐 1년 간 지구 타원궤도(300×1500km)를 하루에 14바퀴씩 돌며, 탑재된 이온층 관측센서와 우주 방사선량 측정센서로 우주환경을 관측한다.  또한 탑재된 레이저 반사경으로 나로과학위성의 위성궤도를 정밀 관측할 수 있도록 해주고, 펨토초 레이저, 자세제어용 반작용 휠, 적외선영상센서, 태양전지판과 전개용 힌지 등 우주기초·핵심기술개발사업 등을 개발된 국산기술의 우주환경 검증을 수행하게 된다.  ○ 사업기간 / 사업비 : '11.2～'13.2 / 20억원  ○ 주관연구기관 : KAIST 인공위성연구센터  ○ 주요추진경과    - 사업착수('11.2), 시스템 요구사항 검토('11.3), 상세설계('11.5), 종합 기능 시험('11.11), 위성체 총조립('12.1), 선적 전 최종점검('12.7), 나로우주센터 이송('12.8), 발사장 시험 및 발사체 접속('12.9~)  ○ 무게 / 수명 : 100kg / 1년  ○ 궤도 : 타원궤도(300km × 1,500km) / 경사각 : 80도  ○ 임무    - 위성의 궤도진입 확인을 통한 나로호 발사 성공 여부 확인    - 타원궤도의 장점을 활용할 수 있는 우주환경 관측임무    - 우주기초?핵심기술개발의 국산화 우주 기술의 검증

2013년 1월 28일 오전 7시 15분 나로호가 조립동을 출발해 오전 8시 25분경 발사대로 이동을 완료했습니다.

이송된 나로호는 상단의 온도제어를 위하여 MTU(Mobile Thermostating Unit)를 이용해 공기 공급을 받고 발사대와 케이블마스트 연결 작업을 마쳤습니다.

MTU(Mobile Thermostating Unit)는 이동형 온도제어 장치로 발사체 1단 및 상단으로 온도와 습도에 맞는 공기를 공급하는 시스템입니다.

또 케이블마스트(Cable Mast)는 발사체와 발사대시스템의 전기적 연결, 가스 공급 등을 위해 설치된 기둥 모양의 구조물로, 발사체 이륙 시 발사체와 분리됩니다.

나로호와 발사대 케이블마스트의 연결은 이날 오후 12시 40분경 완료되었습니다.
  

이어 오후 나로호는 오후 2시 41분부터 이렉터를 이용하여 기립을 시작, 오후 3시 5분  완료했습니다.

나로호는 1월 29일 오전 9시 30분경부터 발사리허설을 수행합니다.

지구로 추락이 예고됐던 러시아 인공위성 '코스모스1484'가 28일 오전 11시 27분 경 북극해 상공에서 대기권으로 재진입해 캐나다와 미국 북동부를 거쳐 남태평양 칠레 방향에 걸치는 선상에 추락한 것으로 추정됩니다.

<관련글 : 러시아 인공위성 추락 http://daedeokvalley.tistory.com/589>

한국천문연구원은 이번 러시아위성 추락이 우리나라에 전혀 영향을 미치지 않은 것으로 확인됐다고 밝혔습니다.

최종 추락 추정 지역. 정확한 추락 지역은 아직 확인되지 않았으나, 현재까지의 자료를 토대로 분석 결과 붉은선의 궤도상 지역에 추락한 것으로 파악됩니다.

투명전극(transparent electrode)은 빛 투과율이 높고 전기 전도성이 있는 박막으로, OLED, 평판 디스플레이, 태양전지의 필수 부품입니다.

투명전극 필름의 원료는 '제2의 희토류'로 불릴 정도로 희귀한 인듐이 사용됩니다.

인듐은 전기가 잘 통해 TV나 스마트폰에 쓰이는 투명전극 필름의 원재료로 현재 널리 사용 중입니다.

하지만 인듐은 광석 1톤당 0.05g밖에 존재하지 않고, 그마저 항상 주석이나 납과 함께 존재하기 때문에 생산이 쉽지 않습니다.

게다가 인듐으로 만든 투명전극 '인듐주석산화물(ITO)'은 구부릴 경우 부서지기 때문에 휘어지는 디스플레이에는 적용하기 힘든 단점이 있습니다.

그럼에도 전자기기의 소재가 되는 희귀광물은 국가 간 외교분쟁의 원인이 될 만큼 중요한 전략 자원으로 구하기조차 힘든 실정입니다.

은을 이용한 나노와이어는 인듐의 대체물질로 상대적으로 생산공정이 쉬운데다 가늘고 긴 형태를 가져 투명함과 휘어지는 성질도 우수합니다.

하지만 은나노와이어를 대면적 디스플레이에 활용하기 위해서는 산화 및 물리적 스트레스로부터 견딜 수 있도록 코팅하는 과정이 필요한데, 이를 기존 방식처럼 고분자로 코팅하면 표면이 두꺼워져 투명도와 전기전도도가 떨어진다는 문제점이 있었습니다.

■ 성균관대 이효영 교수와 삼성전기 김운천 박사팀은  희소 금속인 인듐을 대체할 수 있는 은나노와이어(silver nanowire)에 산화그래핀으로 코팅, 안정성을 크게 높인 투명전극 원천기술을 개발했습니다.

산화그래핀으로 코팅된 은나노와이어는 유연한데다 저항성과 내구성이 강해, 향후 휘어지는 디스플레이와  태양전지 등의 개발에 크게 활용될 전망입니다.

연구팀은 은나노와이어를 단일 탄소층인 산화그래핀으로 코팅해 투명도는 떨어뜨리지 않으면서도 산화는 견딜 수 있도록 만들었습니다.

투명 전극 구조

연구팀은 서로 밀착하려는 친수성의 플라스틱 기판과 친수성의 산화그래핀 사이에 은나노와이어를 위치하도록 하면 플라스틱 기판과 은나노와이어의 밀착력을 크게 높일 수 있다는 점을 주목했습니다.

산화그래핀/은나노와이어 필름의 표면 이미지로 은나노와이어 간의 유효 접촉점을 보여줌.

이를 통해 높은 투명도와 전기전도도, 낮은 빛반사를 동시에 만족시킬 뿐만 아니라 2개월 이상 공기에 노출시켜도 산화되지 않는 특성이 생겼습니다.

이번 연구를 통해 인듐에 비해 공정이 쉽고 대량생산이 가능한 은나노와이어와 산화그래핀을 이용할 수 있게 되어 향후 투명전극 시장에 큰 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.

연구 결과는 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)' 1월 23일자 온라인판에 게재되었습니다.
(논문명: 2D Graphene Oxide Nanosheets as an Adhesive Over-Coating Layer for Flexible Transparent Conductive Electrodes)

 용  어  설  명

그래핀(Graphene)
육각형 구조로 탄소와 탄소간 공액 결합으로 연결되어 있는 하나의 층을 말한다.
높은 전도성과 전하 이동도를 갖기에 응용  가능성이 매우 높은 물질이다.
이중 용액과정으로 만들어진 산화그래핀은 그래핀에 다양한 기능기가 붙은 산화된 형태를 말한다.  
 

그래핀의 격자구조 모식도

투명전극(transparent electrode)
광 투과성과 도전성이 있는 전극. 산화 주석, 산화 인듐, 백금, 금 등의 박막을 유리에 피복한 것이 사용된다.
생체 관련 물질의 산화-환원 거동과 각종 재료의 일렉트로크로미즘 연구용, 태양전지와 액정표시 패널용 등에 불가결한 전극이다.  

<이효영 교수>  1. 인적사항 소 속 : 성균관대학교 화학과 2. 학력 1997 University of Mississippi 유기화학 박사 1991 경희대학교 분석화학 석사 1989 경희대학교 화학 학사 3. 경력사항 2009 ~ 현재 : 성균관대학교 화학과 교수 2000 ~ 2009 : 책임연구원, 한국전자통신연구원 분자메모리소자팀(팀장) 1999 ~ 2000 : 선임연구원, 포항공과대학교 화학과, 지능초분자 연구단 1997 ~ 1999 : 박사후연구원, North Carolina State University, 화학과 1984 ~ 1986 : 육군 1군지사 (현역, 병장제대)    4. 전문 분야 정보 - 분자전자 소재 및 소자 - 나노전자소자, 전자수송 현상 - 유기반도체 소재 및 소자  - 유기전계발광 소재 및 소자 - 산화그래핀 소재 및 소자 5. 연구지원 정보   2006 - 현재  교과부?연구재단 리더연구자지원사업[창의적 연구] 연구책임자

나로호 3차 발사가 2013년 1월 30일로 정해졌습니다.

교육과학기술부는 1월 24일 열린 '나로호 3차 발사 관리위원회'에서 발사준비 상황과 기상예보 등을 고려할 때 이날 발사를 추진하기로 결정했습니다.

발사 예정 시간은 15시 55분부터 19시 30분 까지이며, 정확한 발사 시간은 당일 13시 30에 공개됩니다.

기상청에 따르면 30일 전남지방에는 비나 눈 예보가 없는 상태입니다.

만약 기상상황이 발사 준비에 차질을 줄 것으로 예상되거나, 발사 준비 과정에서 이상이 발생할 경우 최종 발사일은 변경될 수 있습니다.

□ 나로호는 현재 상단과 1단의 결합을 완료하고 상태 점검과 연계 시험 등을 정상적으로 진행 중입니다.

24일에는  발사운용 예행연습(Dry-run)이 실시되고 있습니다.

나로호에 탑재될 나로과학위성은 1월 16일부터 KAIST 인공위성연구센터에서 지상국 운용 리허설을 실시해 위성과의 교신 과정을 점검 중입니다.

나로호는 발사 준비 작업이 정상적으로 진행되면 1월 28일 발사체조립동에서 발사대로 이송되고, 1월 29일 발사리허설을 거친 후, 1월 30일에 발사가 이루어지게 됩니다.

ETRI(한국전자통신연구원)가 우리나라 에너지 소비의 40%를 차지하는 주거, 상업용 건물에 대한 에너지 효율을 최적으로 관리하는 에너지-IT 융합형 '스마트 플레이스(Smart place) 에너지관리 플랫폼 기술'을 개발했습니다.

이번 기술은 그동안 가정과 건물에서의 개별 설비에 대한 에너지 절감에서 벗어나 대규모 주거단지와 다수 건물을 원격 통합해 관리함으로써 실질적 계통에서 에너지 절감 효과가 발생해 향후 스마트그리드에서 핵심 플랫폼으로 활용될 수 있습니다.

이 기술이 가정에서 사용될 경우 기존 세대별 에너지 소비 정보와 비용 등의 단순 분석 수준에서 나아가 기기별 에너지 소비 정보와 온도, 습도, 조도 등 환경센서 정보는 물론 홈네트워크 정보를 통합 수집해 사용자에게 종합 제공합니다.

또한 세대별 에너지 정보는 에너지 관리 단지 서버와 연동되어 불필요한 에너지 소비를 관리할 수 있도록 하게 됩니다.

단위 건물 내에서는 층, 존, 기기, 설비 등의 에너지 정보와 온도, 습도, 조도 등 다양한 환경 센서 정보를 통합 관리하고 분석할 수 있습니다.

이를 통해 건물의 에너지 소비 패턴과 기상정보 등을 종합적으로 교차 분석해 빌딩군-빌딩-층-존 단위로 최적화된 에너지 관리 서비스를 제공하게 됩니다.

실제 적용 사례로는 건물 내 채광으로 실내온도가 높은 곳의 에너지를 채광 조건이 좋지 않은 다른 공간으로 공급해 건물 내의 균형되고 효율적인 에너지 관리가 가능해집니다.

또 에너지, 햇볕, 각종 사무기기 발열량 등으로 공간 온도가 높아지면 창문이 자동으로 열려 외부공기가 실내에 유입되도록 합니다.

스마트 빌딩 플랫폼

스마트 홈 플랫폼

■ ETRI는 이 기술을 지난해 본원 12연구동과 코엑스에 적용해 하나의 원격 관제센터에서 다수의 관제 대상 건물을 분석하고 최적의 운용 개선 방안을 수립하는 시범서비스를 진행 중입니다.

특히 스마트 홈 분야에서는 한국건설기술연구원의 '제로카본(Zero-carbon) 그린홈 실증 주택'과, 삼성SNS의 '홈네트워크시스템'에 적용해 태양광 설비나 전동 블라인더와 통합한 연동서비스를 제공하고 있습니다.

스마트 빌딩과 관련해서는 삼성물산의 'K-MEG(Korea-Micro Energy Grid)사업'에 참여하여 건물의 에너지 절감 서비스 기술로 활용되고 있습니다.

이번 기술은 에너지 생산과 소비의 균형을 맞추기 위해 IT 기술과 에너지 기술을 접목한 대표적인 에너지-IT 융합 기술로, 스마트 플레이스 분야뿐 아니라 스마트 가전, 전기자동차, 신재생에너지 등 타 산업에도 연계 활용이 가능해 차세대 에너지 절감 핵심기술로 각광받을 것으로 기대됩니다.

ETRI는 이번 기술과 관련해 국제특허 24건을 출원했고, SCI논문을 포함하여 국내외 40여건의 논문을 게재했습니다.

또 국내·외 표준 제정을 위하여 표준화기구에 표준기고서 19건을 제출하여 이중 일부가 표준으로 채택됐습니다.