극궤도 플라즈마 환경에서 위성 충전 특성에 대한 연구

Abstract

위성과 우주 플라즈마의 상호작용으로 인해 위성에 전하가 축적되면 위성 충전이라 한다. 태양의 비정상적인 활동은 과도한 전하 축적을 유도해 위성의 외부 혹은 내부에서 정전기 방전이 유발될 수 있으며, 이는 위성에 일시적 오류나 장기적 손상을 발생시킬 수 있다. 이러한 현상은 강력한 지자기 폭풍으로 인한 최악의 우주 기상 환경에서 더욱 심화되므로, 위성의 신뢰성과 안정성을 확보하기 위해 설계 단계에서 반드시 고려해야 할 중요한 요소이다. 본 논문에서는 극궤도에서의 최악의 플라즈마 환경을 가정하여 위성 충전 현상을 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션은 야간 및 주간 조건에 대해 수행되었으며, 위성의 표면 전위와 위성 표면에서의 전위차를 계산하여 방전이 발생할 수 있는 부분을 확인하였다. 위성의 전위 분포는 구성 재질에 따라 변화하였으며, 태양광의 유무에 의해 방전이 발생할 수 있는 영역이 달라질 수 있다는 것을 확인하였다. 또한, 위성 주변 전하 밀도 분포를 계산하여 위성 주변 전하 특성을 관찰하였다. 본 연구는 위성 충전 현상에 의한 정전기 방전 문제를 파악하고, 위성의 전기적 손상을 예방할 기반 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.