발사체의 신뢰도 추정 및 발사실패 분석 :

홍혜진

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자료유형: 학위논문

저자정보: 홍혜진 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 김경미

발행연도: 2014

저작권: 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수13

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2014

발사체의 신뢰도 추정 및 발사실패 분석

홍혜진 산업공 2014.01 학위논문

개발경험유무에 따른 발사체 신뢰도 및 실패원인 분석

홍혜진 , 김경미 한국경영공학회지 2014.01 학술저널

2013

발사체의 신뢰도 분석

홍혜진 , 김경미 한국경영과학회 학술대회논문집 2013.05 학술대회자료

발사체의 신뢰도 분석

홍혜진 , 김경미 대한산업공학회 춘계공동학술대회 논문집 2013.05 학술대회자료

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발사체는 탑재물을 지구에서 정해진 우주궤도로 옮기는 로켓을 말한다. 발사체의 신뢰도는 탑재물을 목표 궤도에 쏘아 올리게 될 성공확률로 정의되는데, 효율적인 발사체 개발을 위해서는 개발 초기단계부터 타당한 신뢰도 목표를 설정하고 목표 신뢰도를 서브시스템으로 배분한 후 개발된 발사체가 할당된 신뢰도를 달성하였다는 것을 입증할 수 있어야 한다.
기존의 발사체 신뢰도에 관한 논문들은 과거 50년 동안의 세계 발사 자료를 이용하여 발사체 전체 또는 국가별 발사체 신뢰도를 추정하고 발사체의 고장형태를 분석하고 있다. 그러나 기존의 결과를 이용하여 우리나라가 신규 개발하는 발사체의 신뢰도를 추정하기에는 여러 가지 제한점이 있다. 첫째, 발사체에 따라 80년대 이전의 발사자료는 높은 불확실성을 가진다. 또한 60년대 및 70년대의 디지털 항공 전자기술 및 기타 기술적 진보에 따라 80년대 이전의 발사자료를 사용하여 신뢰도를 추정하는 것은 현실을 왜곡할 수 있다. 둘째, 최근 FAA의 분석결과를 보면 개발자의 경험유무가 발사체 초기 신뢰도에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 따라서 개발경험에 관계없이 국가별로 또는 전 세계의 발사체에 대한 신뢰도 추정치를 그대로 우리나라의 발사체에 적용하기는 어렵다.
따라서 본 연구에서는 1980년부터 2013년 사이의 세계 발사체의 발사 자료를 수집하고 발사체 개발자의 경험유무에 따라 분류한 후 발사체 신뢰도를 추정하였다. 또한 발사체의 단, 추진제의 종류 및 개발자의 경험유무에 따라 신뢰도의 유의한 차이가 있는지를 분석하였다. 마지막으로 발사실패 자료의 실패 원인을 수집하고 개발경험유무와 실패 원인 사이의 상관을 분석하였다.
이러한 연구결과는 2013년 12월 현재 1.5톤급의 실용위성을 지구 저궤도로 발사하기 위해 한국형 발사체(KSLV-II)를 독자 개발하고 있는 우리나라의 발사체 신뢰성 설계에 큰 도움이 될 것으로 기대한다.

Launch vehicle is a rocket for moving a payload such as a spacecraft or satellite into a specific orbit. The reliability of a launch vehicle is the probability of a launch vehicle successfully launching the payload into the planned orbit. For an effective development of a launch vehicle, a reliability requirement is determined, apportioned to its subsystems from the early design stage and the developed vehicle should be demonstrated its required reliability.
Previously, much research has been done over 50 years to investigate reliability of world-wide launch vehicles and to compare the reliability of launch vehicles for different countries. However, it is limited to use the previous result for estimating reliability of a launch vehicle currently under development in Korea. First of all, some of the vehicles do not have descriptive flight data, adding uncertainty to their contribution to the historical reliability. Because of digital guidance computers and other technical advances during the 1960s and 1970s, flight data before 1980s may not correctly reflect the reliability of the current modern vehicle. Secondly, according to the recent FAA research, the experience of the vehicle developer could affect the launch reliability significantly. Therefore, it is required to estimate reliabilities of launch vehicles for the new and experienced developers separately.
In this thesis, we collect the flight data between 1980 and 2013 and classify the data into two categories of a new developer and an experienced developer. We analyze if there is significant difference in reliability of the two groups. Then we compare reliability of the two groups for a propellant type and a vehicle stage. Finally, we analyze the similarity and the dissimilarity of failure causes for the two groups once collecting the failure cause and classifying the failure subsystems.
We believe the research result is beneficial for reliability design of a launch vehicle by a new developer such as Korea which is currently developing KSLV-II independently for launching a payload into a low earth orbit in a near future.

#신뢰도 #발사체 #Clopper-Pearson 신뢰구간 #베이즈 추정

제1장 서론 1
제1절 연구 배경 및 목적 1
제2절 연구 구성 4
제2장 문헌고찰 5
제1절 세계 각국의 우주발사체 발사현황 5
제2절 발사체의 신뢰도 추정방법 8
1. 발사체 수준에서의 신뢰도 추정 8
가. 전통적 추정기법 8
나. 베이즈 추정기법 11
2. 단 수준에서의 신뢰도 추정 13
가. 전통적 추정기법 14
나. 베이즈 추정기법 14
제3절 우주발사체의 실패 원인 고찰 16
1. 서브시스템별 실패 원인 고찰 16
제3장 개발경험유무에 따른 초기 신뢰도 비교 22
제1절 분석대상 자료 22
제2절 발사체 수준에서의 신뢰도 비교 25
1. 전통적 추정기법 25
2. 베이즈 추정기법 26
제3절 단 수준에서의 신뢰도 비교 28
1. 전통적 추정기법 28
2. 베이즈 추정기법 29
제4절 추진제 유형에 따른 신뢰도 비교 31
제4장 개발경험유무에 따른 전체 신뢰도 비교 34
제1절 분석대상 자료 34
제2절 발사체 수준에서의 신뢰도 비교 36
1. 전통적 추정기법 36
2. 베이즈 추정기법 37
제3절 단 수준에서의 신뢰도 비교 38
제5장 개발경험유무에 따른 실패 원인 비교분석 42
제1절 분석대상 자료 42
제2절 실패 원인 비교분석 48
제6장 결론 53
제1절 요약 및 시사점 53
참고문헌 55
부 록 58
국문초록 59

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