[논문 리뷰] International cooperation and competition in orbit-use management

Aditya Jain, Akhil Rao|arXiv (Cornell University)|2022. 05. 08.

Space Satellite Systems and Control인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 우주 쓰레기 문제를 해결하기 위해 국가 차원의 규제 정책, 특히 시장 접근권과 연계된 정책이 Kessler 싱크론의 위험을 방지하기 위해 자율적으로 이행 가능한 국제적 협약을 촉진할 수 있음을 게임 이론 모델을 통해 보여준다. 큰 규제 대상이 되는 오래된 쓰레기 재고는 모든 국가가 자기의 인공위성 무역을 규제하도록 유도하며, 이는 개방형 접근 조건 하에서 국제 협력이 가능하고 상호 이득이 되게 한다.

ABSTRACT

Orbit-use management efforts can be structured as binding national regulatory policies or as self-enforcing international treaties. New treaties to control space debris growth appear unlikely in the near future. Spacefaring nations can pursue national regulatory policies, though regulatory competition and open access to orbit make their effectiveness unclear. We develop a game-theoretic model of national regulatory policies and self-enforcing international treaties for orbit-use management in the face of open access, regulatory competition, and catastrophe. While open access limits the effectiveness of national policies, market-access control ensures the policies can improve environmental quality. A large enough stock of legacy debris ensures existence of a global regulatory equilibrium where all nations choose to levy environmental regulations on all satellites. The global regulatory equilibrium supports a self-enforcing treaty to avert catastrophe by making it costlier to leave the treaty and free ride.

연구 동기 및 목표

• 개방형 접근 조건 하에서 궤도 쓰레기 문제를 관리하는 데 있어 국가 규제 정책과 국제 협약 간의 상호작용을 분석하는 것.
• 규제 경쟁과 개방형 접근 조건이 국가 정책의 효과성에 어떤 영향을 미치는지 조사하는 것.
• 자율적으로 이행 가능한 국제적 협약이 도입되고 유지되는 조건을 규명하는 것.
• 오래된 쓰레기 재고가 글로벌 규제 조율과 인센티브 호환성에 어떤 역할을 하는지 평가하는 것.
• 초국가적 집행 기구가 없더라도 국가 정책이 국제 협력을 지원할 수 있는지 평가하는 것.

제안 방법

• 개방형 접근 조건과 Kessler 싱크론의 위험을 고려한 합리적 인공위성 운영자 및 우주 활동 국가들을 대상으로 한 게임 이론 모델을 개발한다.
• 국가의 규제 정책을 시장 접근 조건으로 모델링하여, 글로벌 인공위성 서비스에의 접근을 유지하기 위해 준수를 유도하는 인센티브를 만든다.
• 국가들이 쓰레기 감축에 대해 약속하고 탈퇴 비용이 존재함으로써 도적행동이 유리하지 않게 되는 자율적 이행 가능한 국제 협약 메커니즘을 분석한다.
• 모든 국가가 모든 인공위성에 환경 규제를 부과하는 글로벌 규제 균형을 모델링한다. 이는 시장 접근의 조건으로서 적용된다.
• 임계점의 불확실성이 Kessler 싱크론 발생에 영향을 미치는 방식을 평가하기 위해 임계값 기반의 카오스 모델을 사용한다.
• 국가 규제 경쟁과 국제 협약 협력 간의 결과를 비교하며, 환경 품질과 경제적 가치에 중점을 둔다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 규제 경쟁과 개방형 접근 조건 하에서도 국가 규제 정책이 우주 쓰레기를 효과적으로 줄일 수 있는 조건는 무엇인가?
• RQ2 큰 규제 대상이 되는 오래된 쓰레기 재고는 글로벌 규제 균형의 출현에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 양자 간의 시장 접근 규제 정책이 Kessler 싱크론을 방지하기 위한 자율적 이행 가능한 국제 협약의 형성에 기여할 수 있는가?
• RQ4 비극적인 임계점의 위험이 궤도 쓰레기 감축을 위한 국제 협력에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 개방형 궤도 공공재 조건 하에서 인공위성 서비스를 위한 국가의 인센티브는 글로벌 환경 목표와 어떻게 상호작용하는가?

주요 결과

• 큰 오래된 쓰레기 재고는 모든 국가가 모든 인공위성에 환경 규제를 부과하는 글로벌 규제 균형의 존재를 보장한다. 이는 시장 접근의 조건으로서 적용된다.
• 시장 접근을 준수 여부에 연계한 국가 규제 정책은 규제 경쟁이 존재하더라도 환경 품질을 향상시키고 충돌 위험을 줄일 수 있다.
• 이러한 글로벌 규제 균형은 탈퇴 비용이 존재함으로써 도적행동이 비효율적이 되게 하여 자율적 이행 가능한 국제 협약을 지원한다.
• 이 양자 간 규제 정책 체계는 모든 국가에 대해 인센티브 호환성을 보이며, 초국가적 집행 기구가 필요 없게 한다.
• Kessler 싱크론의 임계점에 대한 불확실성에도 불구하고 국가 정책은 국제 협력을 지원할 수 있다. 규제 유인은 정확한 임계점의 크기에 의존하지 않기 때문이다.
• 궤도에 대한 개방형 접근은 국가 정책의 독립적 효과를 감소시키지만, 시장 접근 제어를 통해 효과가 복귀하고 글로벌 조율이 가능해진다.