• 위성 정밀 궤도 제어에 비잔틴 장애 허용(Byzantine fault tolerance)을 최초로 실무적으로 통합하여, 30%가 손상된 노드가 있음에도 불구하고 10 m 미만의 지상 궤도(ground track) 정확도를 달성함. • 제어 입력에 대해 직접 투표하는 추력 수준 합의(thrust-level consensus) 메커니즘을 새롭게 제안하며, 상태 추정치가 아니라 제어 입력을 대상으로 하여 이질적인 위성 특성을 자동으로 보정하면서 악의적 공격을 억제함. • ‘합의 항력(consensus drag)’ 현상 발견: 중간 수준의 통신 열화(링크 손실 10%)가 역설적으로 완전 연결 대비 추적 정확도를 27% 향상시킴. • 몬테카를로 검증(N=100회) 결과, 비잔틴 비율 전반에 걸쳐 통계적으로 안정적인 균일한 강건성(CV<20%, p=0.43)과 95% 이상의 합의 성공을 보임. 대규모 위성 성좌는 비잔틴 장애를 견디면서도 정밀한 궤도 기하를 유지하기 위해 자율 분산 제어가 필요하나, 전통적인 중앙집중형 구조는 O(N3) 복잡도, 단일 지점 취약성, 통신 지연으로 인해 50대 이상의 위성에서는 실패한다. 본 논문은 RGT-Walker 성좌를 대상으로, PBFT 원리를 통합하고 고정밀 광학 위성 간 링크(optical inter-satellite link) 모델링을 결합한 비잔틴 내성 분산 추력 합의 프레임워크를 제안한다. 이 알고리즘은 위성이 상태 추정치가 아니라 제어 입력에 대해 투표하는 직접 추력 수준 합의를 사용하며, 물리 검증, GPS 교차 검증, 가상 분할(virtual partitioning)이라는 3단계 검증을 함께 적용하여 악의적 제안을 억제한다. 7개 시나리오(명목, 비잔틴 장애 10%/20%/30%, 링크 손실 1%/5%/10%)에 대한 평가는 균일한 강건성을 입증한다: 지상 궤도 오차는 10 m 미만, PBFT 한계(비잔틴 비율 30%)에서도 합의 성공률은 95%를 초과한다. 몬테카를로 검증(N=100회)은 통계적 안정성(CV<20%, ANOVA p=0.43)을 확인한다. 고정밀 광학 ISL(inter-satellite link) 모델링은 완전 연결 대비 링크 손실 10%가 추적 정확도를 27% 향상시키는 역직관적인 ‘합의 항력’ 현상을 보여준다. 이 알고리즘은 O(N log N) 복잡도를 달성하고, 중앙집중형 제어 대비 73% 연료 절감 효과를 제공하며, 100대 이상의 위성으로 확장 가능하다. 이를 통해 정밀 궤도 제어에서의 비잔틴 장애 허용을 위한 최초의 실무적 접근을 제시한다.

본 연구는 위성 군집에서의 실시간 분산 교란 보상을 위한 협력적 신경망(NN-Shared) 프레임워크를 제안하며, 이는 RGT-Walker의 폐형(closed-form) 해에 기반한다. 기존의 추종-리더(leader-follower) 또는 독립적(independent) 기법과 달리, 군집 내 모든 위성은 구조적 동질성과 교란의 동질성을 완전히 공유하므로, 교란 및 오차 정보의 실시간 집단 학습과 교환이 가능하다. 폐형 RGT-Walker 정식화는 강하게 규칙적이고 주기적인 궤도 패턴을 제공하며, 고전적인 J 2 기반 모델과 비교하여 딥러닝의 예측 및 일반화 능력이 더 우수함이 이론적 및 실험적으로 입증된다. 수치 시뮬레이션 결과, NN-Shared 방식은 군집 수준에서 제어 노력, 연료 소모, 궤적 오차 측면에서 칼만(Kalman), PID 및 계층적(hierarchical) 방법과 같은 기존 제어기보다 크게 뛰어나다. 이러한 결과는 실제 공간 환경에서 차세대 자율적 고정밀 위성 군집 운용의 필수 요소로서, 분산 신경 협력 제어 및 정보 공유를 배치하기 위한 실질적·기술적 기반을 제공한다.