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플례셰츠크 기지의 운용 시스템과 지상 기반시설
작성
한국항공우주연구원 김광해 선임연구원
:
(
)
이 글은 한러 과학기술 협력센터 러시아 항공 우주기술 동향지
호
에 게재된 내용을 발췌 인
“
-
” 7 (2016.03)
·
※
용하였습니다.
현대 정세에서 국가의 군사적 사회경제적 및 과학적 목적의 해결수단으로서 우주사업
,
의 의의와 역할은 날로 커지고 있다 우주 로켓기술과 우주발사장의 지상기반시설의 신
.
-
뢰성 사고방지 안전성과 관련한 요구사항은 증대되고 있다 러시아연방은 우주사업에 관
,
,
.
한 법률로서 우주 로켓기술과 지상기반시설의 안전을 기본적인 원칙으로 정하고 있다
-
.
잠재적 위험 요소 집합 추진제 급유 시스템을 포함하는 발사 복합체 중화 가스 공급
(
,
,
급유 스테이션 및 소형 우주선을 위한 급유 시스템 통제소 기술 복합시설 발전설비 계
,
,
,
,
측시설 복합체 등 을 가지는 특수한 기준으로 플례셰츠크 우주발사장에 이러한 원칙을 적
)
용하고 있다 상기 열거된 요소들의 가능성에 대한 현대화 재건 강화의 작업에도 불구하
.
,
,
고 현재 전체적으로 장비의 많은 요소들의 기술적 수명이 끝나가고 있다 운용 과정에서
,
.
기술 환경적 인간적 실수의 결과 및 예기치 못한 상황의 결과를 제거하는 데에 드는 상
-
,
당한 재정적 비용 부담과 관련하여 사고 발생 위험이 증가하고 있다 현재 상황에서는 지
.
상설비 요소에 대한 자연환경적 문제 및 테러 위협의 발현도 역시 배제할 수 없다.
우주발사장 지상설비 요소의 신뢰도와 작동안전도 향상에 대한 문제는 우주 로켓기술
-
과 지상 기반시설의 충실하고 안전한 운용을 보장하는 자동화 시스템의 구축으로서 해결
될 것으로 보인다.
사는 파트너 업체와 함께 무기
Khrunichev state research and production space center
관련 국가 프로그램의 일환으로
년부터
년에 이르는 기간 동안 유사한 시스템
2009
2013
을 구축하였다 그 작업은 국가 계약
년
월
일자부터 유효 제
호에
.
(2009
10
19
)
K-29-03-09
따른
협의회와 우주군 군사위원회의 공동 해법
년 월 일부터 유
Rosaviakosmos
(2003
3
5
효 제
호 및 연방 대통령령 제
호
년 월 일자부터 유효 에 의거하여 국방부
)
3R
603 (2012
5
7
)
에서 배포된 전술 기술 과제에 기반하여 수행되었다
-
.
소유즈 과학기술 국가 프로그램
년
년
("Kosmos-BR"(1999~2002 ), "Kosmos-SG"(2004~2007 ),
년 과 흐루니체프사 막시모프 기념 우주시스템 연구소 가 주도
"Kosmos-NT"(2008~2011 ))
(
)
한 연방 특수목적 프로그램인 디지털 러시아
년
수행 시 축적된 십여 년 간
"
(2002~2004 )"
진척되어 온 과학기술적 및 설계에 의해 시스템 구축은 촉진되었다.
프로그램 실현과정에서는 우주 로켓기술과 지상설비의 개별적 요소의 운용과정을 기초
-
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로 하는 안전하고 신뢰성 있는 기능 수행 보장에 관한 이론적 및 실무적인 문제에 대하
여 연구되었다 통제 사고 상황과 모델링과 안전 수치에 대한 작업이 실행되었다 선택적
.
.
운용과정에 대한 수학적 정보학적 및 프로그램적 모델이 마련되었다 연구방법 및 비정
,
.
상적 사고 상태가 발생하는 원인을 회피하는 방법이 만들어졌을 뿐 아니라 지상 운용
(
)
,
과정에서 복합 시스템의 상태 변화 원인을 결정하는 물리적 원리에 기반한 자동화된 전
문적인 계측 시스템을 이용하여 위험한 작동과정이 있는 지상 복합체 발사 및 기술적 장
,
비를 검사하는 수단의 방법과 방식이 만들어졌다.
구축된 시스템은 목적에 따른 우주수단의 적용 결과와 그 기술적 상태 신뢰도 및 안전
,
성에 관한 차적 및 일반적 운용 정보로 통제 기구 우주 로켓기술과 우주발사장의 지상
1
,
-
설비의 개발자 및 제작자의 자동화된 복합적 및 능률적 보장을 위함이다 그것은 지역적
.
으로 배치된 정보 해석 시스템과 관계가 있으며
개 종류 상설 휴대 이동성 의 개인용
-
, 3
(
,
,
)
전자계산장치를 기반으로 하는 자동화된 작업장과 계측 통신 항법 비파괴 검사 등이 포
,
,
,
함된 다양한 목적의 기구로 채워진 것으로 이루어져 있다.
모든 자동화 작업장은 우주 발사장 구역에서의 운용 정보를 교환하는 것을 담당하는
하나의 지역 컴퓨터 망으로 구성되어 있다 이것은 계산 담당자부터 높은 수준의 책임자
.
에 이르기까지 우주 발사장에서 종사하는 관리자의 업무가 자동화되도록 한다 정보의 자
.
동화 작업은 수학 및 정보학적 모델 및 운용 통제상의 중요한 과정을 담은 알고리즘을
기반으로 하는
개 형식의 프로그램 복합체인 특수 프로그램의 확보를 기초로 한다
56
.
플례셰츠크 우주기지의 지상설비와 우주 로켓의 신뢰성이 높고 안전한 운용을 보장하
-
,
는 자동화 시스템의 원격 컴퓨터 커뮤니케이션 수단에 대한 토폴로지 맵은 그림 에 제
1
시되어 있다 시스템은 몇몇 주요 복합적 해결과제의 자동화 해법을 보장한다 그림
.
(
2).
그림
플례셰츠크 우주기지의 지상기반설비와 우주 로켓설비의 신뢰성 있고 안전한 운용을 보장하는
1.
-
시스템의 구조도
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첫 번째 복합체는 아래 제시된 해결 과제인 우주발사장의 우주 로켓설비와 지상설비
-
의 기술적인 상태를 모니터링 하는 것과 관련이 있다:
지상설비의 각 요소들의 기술적 상태 파라미터의 측정;
계측장비로부터 정보를 개인용 컴퓨터로의 전달과 그러한 정보들의 처리 및 보관;
우주 로켓설비의 요소의 시험과 발사 및 비행에서 발생하는 고장 결함 파손의 판명
-
,
,
;
지상설비의 표준 장비들의 고장 상태와 작동불능상태의 측정 확인 및 예측 결과의
,
분석;
우주 로켓설비와 지상설비의 운용에서 나타날 수 있는 잠재 위험요소의 리스크 제어
-
;
부주의 고장 돌발사건 및 그 발생과 발달 이유 메커니즘 조건에 대한 통계자료
,
,
,
,
의 분석;
우주 발사체 각 구조 요소 및 기반시설 위험 구조 요소 고압도관 이렉터 독성 액
(
,
,
체 및 기체의 보관을 위한 탱크 등 의 위험 및 신뢰도 지수의 평가계산
)
;
기술적 상태 모니터링 대상은 지상기반설비와 우주 로켓설비의 중대 구조 요소 독성
-
,
및 폭발성 액체와 기체의 보관용 탱크 국가관리요소 특별 중요물의 특수 이송수단이라
,
,
할 수 있다.
우주 로켓설비 및 지상기반설비의 기술적 상태에 대한 제어 파라미터는 다음과 같다
-
:
온도 압력 진동 전류 전자기장 구조재료 성질 특성 구조 요소의 크기 구조 요소
-
;
;
;
;
;
;
;
의 공간 내 위치와 이동 등
두 번째 복합체는 기술적 서비스 문제의 부분으로서의 우주 로켓설비와 지상기반설비
-
의 운용 통제 및 우주 발사체의 사용과 준비에 대한 해결책을 지속적으로 수용하는 것을
보장하는 것으로서 그 구성은 아래와 같다
,
:
발사 및 기술 복합체에서 민간 우주 로켓의 발사 준비 및 시행의 과제에 따른 해
결책 수용의 지속;
비정상 상황 발생 시와 사고 구조작업 조직 시 해결책 분석과 수용을 위한 통합
-
정보의 제시;
시스템과 기계 운용 문서고의 관리;
해당 조건에 따른 운용장비의 실제적 구성의 위계 도표적 제시와 대상의 탐색 및
·
선택;
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우주로켓기술의 운용과 우주 발사체의 운용 양식이 이루어지는 구성 배치 대상의
,
,
외관에 관한 그래프 자료의 검사;
우주 로켓설비 운용과정에서 기술적 업무 수행 시 계산 시행 계산오류도 포함하여
-
(
)
에 관한 자료의 관리;
우주 로켓설비 작동 시 비정상 상황에 관한 자료의 관리
-
;
물적 수단의 수리 교정 설치 및 발사 및 기술 복합체의 기계장치와 시스템을 운
,
,
용하는 인적 구성의 계획과 기록;
부여된 계산 구성으로써 성공적으로 수행한 기술적 과정의 비정상 상황 발생시를
(
포함한 확률 계산
)
;
목적에 따른 우주 로켓설비의 시스템과 기계장치의 준비와 적용에 대한 기술적 시
-
행 계획과 통제;
운용의 경제적 요인 제어.
그림
플례셰츠크 우주기지의 지상기반설비와 우주 로켓설비의 신뢰성 있고 안전한 운용을 보장하는
2.
-
시스템의 주요 복합체
지속적 해결책 수용을 위한 프로그램 복합체 개발 시에 상황 모델링의 대상으로서 자
료 기술 및 발사 복합체의 장비의 삼차원 영상을 사용하여 준비 과정과 다양한 기술적
(
)
프로세스의 통제 시의 해결책 수용을 위한 계산이 고려되었다 지상기반설비의 위험 요소
.
에서 비정상 및 사고 상황들이 모델링 되었다.
세 번째 복합체는 안전한 발사를 보장하는 데에 이용된다 이것은 로켓의 준비와 발사
.
를 시행하는 시간적 구간에서 우주기지 구역에서의 평가 자동화와 안전성 예측을 목적으
로 하고 있다 이러한 과제에는 다음과 같은 요인들을 포함한다
.
:
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우주기지의 매일 운용시간에서 안전성 평가 및 통제와 우주발사체 발사 사이의 준
비단계에서 작업 장소 및 우주 발사체에서 분리된 물체의 낙하 장소의 기구적 안
전 통제;
우주발사체 분리체 낙하지의 측량조사 사건의 문서화
,
;
비행 경로와 우주 발사체 분리 체 낙하 구역에 따른 우주 발사체 발사준비 기간의
안전성 수준 통제;
우주 발사체의 발사 사고 결과 배제와 국한화에 따른 작업 시 의사 결정 지원.
수학적 모델링과 자동화 대상은 운용 안전성 지수 측정과정 정보 준비
우주 로켓기술
,
, (
-
운용대상물의 비정상적인 상황발생 조건을 포함하는 우주 발사체의 발사 안전 보장에 대
)
한 의사결정을 위한 계산 자료이다.
계측 및 통제 파라미터는 다음과 같다
:
- 공기의 온도와 습도;
- 풍향과 풍속;
- 지형적 특성;
- 독성 가스 농도;
- 일조도;
- 소음 준위;
- 전기장 세기;
- 자기선속밀도;
- 영구 자기장 세기;
- 산화질소 준위;
- 방사선 준위 등
네 번째 복합체는 우주기지 대상물에 대한 신뢰성 안전성 운용 계획의 분석을 책임진
,
,
다 이러한 복합체는 시스템의 중앙 링크이며 모든 구성 부분의 상호작용을 조정한다 이
.
,
.
것은 운용 결과 기술적 상태 우주기지 물자의 신뢰성과 안전성에 대한 정보의 수집 처
,
,
,
리 분석 전달을 자동화 전자 문서이용을 기반으로 하는 것을 목적으로 한다 자동화하여
,
,
(
)
.
해결될 수 있는 주요 과제는 다음과 같다:
우주기지의 우주 로켓시설과 지상기반시설의 신뢰성 안전성 및 운용 결과에 대한
-
,
정보 관련 시스템에서의 접수;
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신뢰성에 대한 일차적 및 처리된 정보를 데이터베이스로 축적 및 보관;
우주 로켓기술 품목의 운용 결과에 대한 정보 산출과 고장 파손 시험과 운용 결
-
,
,
과에 관한 일차적 정보 문건 조성;
우주 복합체의 신뢰성과 기술적 상태에 대한 정보 시스템 문서에 포함된 자료의
수집 처리 체계화 전달 및 보관
,
,
,
;
형성된 문서에 수록된 정보의 통계적 처리 고장과 파손 발생 원인 분석
,
;
우주 로켓기술 품목의 신뢰성과 안전성에 대한 양적 및 질적 평가가 필요한 초기
-
자료 체계의 형성 시험과 운용과정에서의 그 변화 경향의 설정
,
;
우주 로켓기술 품목의 신뢰성과 안전성 지수 수치의 계산과 운용 과정에서의 변화
-
경향의 양적 평가;
기술적 서비스와 지상기반시설의 대상 장비의 적용 문제에 대한 의사 결정의 정보
적 지원;
지상기반시설의 안전성과 신뢰성 문제에 따른 문서이용 지상기반시설 대상 장비의
,
운용과 적용 구조의 보장;
운용 기관에 의한 작업 질의 양적 평가와 우주기지의 소부분에서의 정보작업 상태
의 평가;
고장 파손 사고 재난을 유발하는 원인과 인자의 판명
,
,
,
;
우주 로켓시설과 지상기반시설 요소의 고장 진단 계획과 사고 예방
-
.
수학적 모델링과 자동화 대상은 기술적 상태 신뢰성 안전성에 관한 문서적으로 구성
,
,
된 정보의 수집 처리 전달 보관 분석의 과정과 더불어 운용되는 로켓 우주 기술 품목
,
,
,
,
-
의 신뢰성과 안전성 평가 과정이다.
전반적 시스템 구축은 우주기지의 우주 로켓시설과 지상기반시설의 운용 과제를 위한
-
복합체의 기술적 일반적 소프트웨어와 같은 현대적 수단 정보 고지능 정보지원 특수 소
·
,
,
,
프트웨어 언어지원 수단을 근본으로 하고 있다
,
.
이러한 수단의 구축 시에 적응성 확장성 이동성과 같은 자동화 시스템의 성격이 실현
,
,
되었다.
적응성은 다양한 계산 환경과 컴퓨터 장비의 배치에서의 운용 응용 과제 해결 해결 과
,
제 범위 확장 해결 과제 복합체와 우주기지 인접 정보 시스템을 가지는 운용 제어 기관
,
의 책임자 간 상호작용 인터페이스 구축 과제 복합체 기능의 긴 수명주기를 보장하는 것
,
이다.
확장성은 수단의 작업 부담 생산성
네트워크 리소스 장비 데이터베이스 입 출 정보
(
),
(
,
,
·
)
추가와 관련된 시스템의 증가를 감당해 내는 능력을 결정한다.
이동성은 다른 대상에 대해 항공우주군 전체 특히 우주군 가 작용하는 광범위 정보 플
(
)
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랫폼 연산 환경 에서 최소한의 변화를 갖는 시스템 수단의 이동 가능성을 특징짓는다
(
)
.
이전에 행해진 개발자들의 평가에 따라 이러한 플례셰츠크 우주기지 시스템의 운용에
,
서 다음과 같은 사항이 보장되고 있다:
로켓의 발사 준비 및 시행 시 발생하는 비정상적 사고 상황 예방 수준을
(
)
70-80%
향상;
우주 로켓설비 및 지상기반시설의 기술적 상태와 신뢰성에 대한 자료의 준비와 관
-
련된 업무능력을
배 향상
10-12
;
우주기지 운용 시스템의 통제 문제 해결과 관련한 업무능력을
배 향상
1.5-2
.
시스템의 도입으로써 비정상적 사고 상황에 의한 연간
천만 루블
년 월 환율
(
)
5-7
(2016
2
기준 약 억 천만
억 천만 원 에 상당하는 손해가 발생하는 것을 예방할 수 있으며
8
3
~11
5
)
,
시스템 구축에 드는 비용의 목표 효과를 고려하면
년 내로 회수 가능할 것이다
5~7
.
플례셰츠크 우주기지에 적용되는 기술적 지상 기반시설의 운용 안정성과 신뢰성을 보
,
장하는 시스템의 열거된 성질은 중앙 제어링크 및 다른 러시아 우주군 시설 러시아 항공
,
우주군 시설과 보스토치느이 우주기지에서의 기술의 발전 잠재성과 기술의 산업적인 도
입 가능성을 결정하게 된다.
보스토치느이 우주기지에서 구축되고 있는 로켓 우주 시설 및 지상기반시설은 다양한
-
목적의 우주선을 궤도에 진입시키기까지의 고비용의 전 과정을 모두 지원할 수 있는 기
술적 고위험 시설이다 지상 장치의 사고에 의해 나타나는 발사의 정지 혹은 사고 긴 복
.
(
)
구작업 필요성 발사 서비스 주문자에 천문학적인 패널티 비용 및 국제 우주 시장에서 러
,
시아의 순위 하락을 가져올 수 있다 이와 관련하여 운용과정 상의 보스토치느이 우주기
.
지의 로켓 우주시설과 지상기반시설의 모든 잠재위험 시설은 반드시 그 기술적 상태에
-
대한 끊임없는 통제와 제어 하에 놓여있어야 한다 현재 주어진 문제에 대하여 복합적 접
.
근으로서는 충분한 수준으로 완전히 해결되지 않고 있다 잠재 위험 시설과 기술적 과정
(
상태의 기존 통제 기술은 드문드문 사용되고 있으며 현대적인 정보 처리용 소프트웨어와
,
원격 의사전달 기술은 완전한 정도로는 실현되지 않았다.).
앞으로 보스토치느이 우주기지에서는 상단 산소 수소사용 중량급 블록과 발사체 단
(
-
)
3
부 우주기지의 지상기반시설에 위험이 잠재하는 산소 수소 기술이 사용되는 우주 발사
,
-
체
가 적용된 새로운 로켓 우주 복합체가 구축된다 자동화된
"Angara-5A", "Angara-5B"
-
.
모니터링을 도입하지 않고 이러한 기술적 사항을 신뢰성 있고 안전하게 적용하기 위한
요구사항의 실현은 불가능하며 운용 제어는 반드시 신뢰성 있고 안전한 운용을 보장하는
,
시스템에 그 역할을 부과해야만 한다 러시아 국방 및 안전 평의회의 보스토치느이 우주
.
기지 현지회의
년 월
일자 의 결정은 이러한 시스템의 구축을 지지하였다 러시
(2014
9
16
)
.
정책정보센터
e-
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- 8 -
아 연방 목표 계획
년 러시아 우주기지 발전 프로젝트의 시책으로서 시스템
"2016~2025
"
구축을 포함할 것으로 권고되었다.
