• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
• /
• v.37 no.2
• /
• pp.174.2-174.2
• /
• 2012

위성의 방열판 설계 과정은 수치해석을 위해 위성을 모델링한 열모델에서 분할 격자인 노드를 기준으로 방열판 위치와 형상, 크기를 조절하면서 한계 온도조건을 만족할 때까지 설계 엔지니어의 판단에 의존하여 열해석을 반복하는 것이 보편적인 방식이다. 대부분 방열판 면적을 줄이기 위한 추가적인 노력을 하지 않기 때문에 필요 이상의 과도한 방열판 설계를 하는 경우가 많은 것이 사실이다. 이러한 방열판 설계에서 최소한의 방열판 면적을 사용하여 한계 온도를 만족하도록 설계를 최적화 한다면 무엇보다 전체 위성 열설계의 효율성과 경제성을 높일 수 있는 바탕이 될 수 있을 것이다. 위성의 방열판 설계는 방열판 영역 내에서 동일한 면적을 가지더라도 위치나 형상에 따라 그 효과가 상당히 차이가 날 수 있기 때문에 실제 방열판 설계에서는 이러한 점을 고려하는 것이 필수적이다. 먼저 위성은 열해석에 알맞는 격자 크기로 분할된 노드로 이루어진 열모델로 모델링되어 개발된다. 방열판이 설계되는 방열판 영역 역시 격자 모양의 노드로 분할되기 때문에 열해석을 이용하여 방열판 설계를 한다면 노드 크기를 기준으로 노드 분할 형태에 따라 설계를 한다. 그래서 위성 열모델에서 방열판 영역의 각 노드가 방열판 노드 여부에 따라 모자이크와 같은 분포의 방열판 설계를 하게 되므로 방열판 노드 분포의 최적화가 방열판 최적 설계를 의미하게 된다. 본 연구에서는 방열판 설계 최적화를 위해 일반적인 위성 프로그램의 열제어 개발에서 사용하는 위성 열모델과 열해석 프로그램을 최적화 기법과 동일한 언어로 다시 개발해야 하는 부담 없이 그대로 최적화 기법과 연동할 수 있도록 하는 방법을 제안하고, 실제 소형의 검증용 위성 열모델을 개발하여 여러 가지 해석 조건에 따른 방열판 최적 설계 결과를 비교하고 검토함으로써 이러한 접근 방식을 검증해보고자 하였다.

• Aerospace Engineering and Technology
• /
• v.12 no.2
• /
• pp.24-29
• /
• 2013

A spacecraft radiator is a thermal control method to eject internally dissipated heat into the space generated from operation of unit boxes. The efficiency of thermal design may be improved by optimizing radiator design. In this paper, the optimization approach method of node-based radiator design was suggested which is to combine numerical thermal analysis with optimization algorithm. This method has meaning that it can be used practically to implement the spacecraft radiator design regardless of thermal analysis and optimization algorithm software and maintain the same basic concept of an ordinary radiator design approach based on node division of a thermal model. The overall analysis framework with thermal analysis and optimization algorithm would be presented.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
• /
• 2003.10a
• /
• pp.59-59
• /
• 2003

과학위성 1호는 고도 685 km 태양동기궤도에서 운용되는 소형인공위성으로 지구 그림자에 의한 주기적인 온도변화, 태양과 지구로부터의 자외선복사, 진공환경과 같은 가혹한 우주환경에서 정상적으로 임무를 수행해야 한다. 이러한 가혹한 우주환경에서 위성 각 시스템의 온도를 허용범위 내에서 조절하고 구조적인 열변형을 최소화하기 위하여 열제어 시스템이 필요하며, 위성개발과정에서 상세한 열설계 요구조건을 도출하고 반영하여 과학위성 1호의 열제어 시스템을 설계하였다. 열제어 시스템은 위성의 내\ulcorner외부에서 위성외부로부터의 열유입을 최소화하고 위성내부에서 발생한 열을 효과적으로 방출하는 역할을 한다. 열제어 시스템의 성능을 검증하기 위하여 다양한 임무와 궤도를 고려한 궤도열해석이 수행되었으며, 주기적인 온도변화와 진공환경을 모사하는 열진공시험을 통하여 예상되는 우주환경에서 위성 각 시스템의 정상동작 여부가 검증되었다. 본 연구는 과학위성 1호의 열설계 결과와 효과적인 열설계를 위한 궤도열해석 과정 그리고 위성 시스템의 신뢰성 검증을 위한 열진공시험결과를 다룬다.

• Aerospace Engineering and Technology
• /
• v.10 no.2
• /
• pp.20-28
• /
• 2011

The electro-optical payload of a low-earth orbit satellite is thermally decoupled with the bus, which supports a payload for a mission operation. The payload has a cooling unit of FPA(Focal Plane Assembly) which has a thermal behavior increasing its temperature instantly during an operation in order to dissipate a waste heat into the space. The FPA cooling unit should include a radiator and heatpipes with a sufficient performance in worst hot condition, and a heater design to maintain its temperature above a minimum allowable temperature in the worst cold condition. In this paper, we analyzed the thermal requirements and the heater design constraints from the thermal analysis results for the current thermal design of the FPA cooling unit and the design elements of the better heater design were found.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1996.11a
• /
• pp.270-275
• /
• 1996

국내 WH 형 발전소의 노심 DNB 분석에 사용되고 있는 THINC-W 코드에 대한 이해와 분석체제에 대한 개선의 일환으로 고리 2호기를 대상으로 하여 노심 분석모형에 대한 민감도 조사 및 이에 따른 설계 한계 DNBR의 변화를 각 열설계 방법론에 대하여 평가하였다. 적용된 열설계 방법론은 웨스팅하우스사의 STDP, ITDP. RTDP, 그리고 Mini-RTDP 등이며, 노심분석 모형은 경계면에서의 대칭을 가정하고 있는 기존모델(Old Model)과 개선된 모델(Improved Model)을 비교분석 하였다. 평가결과 두 분석모형은 부수로내 질량유속 거동과 통계적 열설계 방법론의 설계한계 DNBR에서 유사한 결과를 보여주었으며, 고출력 영역에서는 개선된 분석모형의 적용이 보다 타당한 것으로 평가되었다. 따라서 운전영역 전반에 걸친 제한적 조건에 대한 민감도 분석을 수행할 경우, 원자로 출력증강이나 첨두치의 증가, 운전전략의 변경등으로 발생할 수 있는 여러가지 불리한 조건에 대하여 열적 여유도를 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.45-45
• /
• 1999

한국원자력연구소에서 개발중인 KSTAR 중성입자입사 (NBI) 가열장치의 이온원을 시험하기 위한 진공 챔버 (높이 1.2m, 폭 1.2m, 길이 2.4m)의 수소 배기는 저온 흡착 펌프를 제작하여 이용할 계획이다. 흡착제는 활성탄으로 하고, 흡착제의 냉각은 20K 12W Cold Head를 이용한다. 이 흡착제가 부착된 무산소동판을 액체 질소로 냉각된 Chevron Baffle로 열차폐한다. 이 흡착제가 수소를 배기하기 위해서는 15K 이하로 냉각이 되어야 하므로, 이에 대한 열설계가 중요하다. 흡착판에 가해지는 열부하를 평가하고, 이 열부하에서 흡착판 온도가 15K 이하가 되도록 열설계를 수행하였다. 열부하 중 가장 큰 것은 Ghevron을 통해 들어오는 복사열로, Chevron의 복사율 및 난반사도에 따라 MOnte Calro 법 전산코드를 작성하여 복사열을 계산하였다. 크기 500mm x 400mm인 흡착판에 대한 시험 결과를 바탕으로 열설계에 대한 타당성 검증 및 크기 800mm x 1400mm인 흡착판에 대해 열설계 내용에 대해 발표한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 1999.07a
• /
• pp.127-127
• /
• 1999

한국원자력연구소에서 개발중인 KSTAR 중성입자입사(NBI) 가열장치의 이온원을 시험하기 위한 진공챔버(높이 1.2m, 폭 1.2m, 길이 2.4m)의 수소 배기는 저온 흡착펌프를 제작하여 이용할 계획이다. 흡착제는 활성탄으로 하고, 흡착제의 냉각은 20K 12W Cold Head를 이용한다. 이 흡착제가 부착된 무산소동판을 액체 질소로 냉각된 Chevron Baffle로 열차폐한다. 이 흡착제가 수소를 배기하기 위해서는 15K 이하로 냉각이 되어야 하므로, 이에 대한 열설계가 중요하다. 흡착판에 가해지는 열부하를 평가하고, 이 열부하에서 흡착판 온도가 15K 이하가 되도록 열설계를 수행하였다. 열부하 중 가장 큰 것은 Chevron을 통해 들어오는 복사열로 Chevron의 복사율 및 난반사도에 따라 Monter Carlo법 전산 코드를 작성하여 복사열을 계산하였다. 크기 500mmx400mm인 흡착판에 대한 시험 결과를 바탕으로 열설계에 대한 타당성 검증 및 크기 800mmx1400mm인 흡착판에 대해 열설계 내용에 대해 발표한다.

• Electronics and Telecommunications Trends
• /
• v.4 no.4
• /
• pp.47-64
• /
• 1989

최근 날로 전자기기의 소형, 경량화, 다기능화와 초정밀화 추세로 기술혁신이 급속히 진전됨에 따라 이 분야의 최적 설계를 위한 부분중 열설계 기술의 중요성이 더욱 인식되고 있다. 따라서, 본고에서는 전자 부품들의 상호 접속지지체로서 기능을 가진 인쇄배선판(PCB)에서 고정도, 미세화등의 고밀도화가 점점 가중되고 있는 점을 감안하여 설계시 고려되어야 할 열설계 기술의 제반 사항에 대해 기술하였다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1996.05b
• /
• pp.317-322
• /
• 1996

고온으로 유지되는 원자로에는 열손실을 줄이기 위하여 단열재가 설치되어 있다. 일반직으로 열손실 시험에서 나타난 실제 열손실은 설계상의 열손실보다 크며, 이의 원인은 단열설계의 부적절, 단열재 설치상의 미흡 등에 기인한다. 본 연구에서는 단열재 두께와 간격에 대한 열전달 특성을 분석하여 단열설계변수를 최적화하며, chimney effect에 의한 열손실 증가를 정량적으로 분석하였다. 본 연구의 결과는 원자로용기 뿐아니라 가압기, 증기발생기 등의 큰 규모의 단열재 설계에 적용될 수 있다.

• Proceedings of the Korean Nuclear Society Conference
• /
• 1998.05a
• /
• pp.684-689
• /
• 1998

전기출력 150 MWe(열출력 392 MWth)의 U-Zr 이원합금핵연료 사용 소형노심인 액채금속로 KALIMER 98.03 설계 노심에 대하여 열수력 특성을 분석하고, 그 결과를 97.07 설계 노심의 열수력 설계특성과 비교.분석하였다. 분석을 위해서 냉각재 유량배분 계산에 ORFCE-F, 유량배분에 따를 온도계산에는 ORFCE-T를 사용하였는데, 이들은 현재 KALIMER 개발의 개념설계 초기 단계에서 사용하고 있는 모듈이다. 열수력 특성 분석은 먼저 각 집합체의 출력과 핵연료봉의 최고 선출력에 따라 유량그룹을 설정하고, 각 집합체의 최고온도 연료봉에 대하여 냉각재 온도, 피복관 중심온도, 핵연료 중심온도 등을 계산하는 방식으로 수행한다 열수력 특성분석 결과 98.03 설계 노심이 97.07 설계 노심에 비해 노심내 출력분포가 더욱 평탄화 되어, 노심 유량영역은 16개에서 11개로 감소되었고, 그에 따를 온도계산에서도 피복관 중심에서의 2$\sigma$ 온도가 6$65^{\circ}C$에서 628$^{\circ}C$로 낮아지는 둥 매우 향상된 설계임을 알 수 있었다.