지상 광학 망원경의 구경이 계속 커짐에 따라, 바람 교란은 망원경 영상 품질에 영향을 미치는 가장 중요한 요인 중 하나가 되었다. 바람 교란이 망원경 시스템 성능에 미치는 영향 법칙 및 작용 메커니즘을 심도 있게 연구하기 위해, 시간 영역 관점에서 바람 교란 하에서 망원경의 응답을 시간 이력 시뮬레이션하고 시스템 성능을 예측하였다. 우선, 망원경 구조 구성을 간단히 소개하고 유한 요소법을 이용하여 구조 동역학 모델을 구축하였으며, 모드 변환 방법을 통해 동역학 모델을 모드 좌표계로 변환하여 모델 차원을 감소시키고 계산 효율을 향상시켰다. 다음으로, 이차원 확률장 기반의 풍속 시간 이력 시뮬레이션 방법을 제안하였으며, 망원경 돔 내 풍속장을 시간 및 공간 위치에 따라 변화하는 이차원 확률장으로 표현하였다. 파수 스펙트럼 도입을 통해 스펙트럼 표현 방법에서 각 이산 샘플링 지점에서 상호 전력 스펙트럼 행렬의 촐레스키 분해 시 발생하는 수치 불안정 문제를 극복하였으며, 공간 및 시간 주파수 범위 내 거의 연속적인 확률장을 표현할 수 있었고, 수치 계산에는 빠른 푸리에 변환(FFT) 알고리즘을 도입하여 시뮬레이션 효율을 더욱 향상시켰다. 마지막으로, 2m 구경 망원경을 예로 들어 풍속 환경을 시간 이력 시뮬레이션하였으며, 외부 평균 풍속이 10m/s 및 15m/s인 바람 교란 하에서 망원경 성능을 예측하였다. 시뮬레이션 분석 결과, 망원경 주경에 작용하는 바람 교란은 각각 최대 약 45nm 및 70nm 면형 오차를 유발하며, 부경 및 트러스에는 주로 저주파수의 주경 및 부경 상대 위치 및 각도 편차가 발생한다는 것을 보여주었다.

지상 망원경; 확률장; 바람 교란; 시간 이력 시뮬레이션; 동역학 모델