• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.174.2-174.2
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• 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.

• 항공우주기술
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• 제12권2호
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• pp.24-29
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• 2013

위성방열판은 내부의 부품유닛에서 발생하는 열을 외부우주로 방출하는 열전달경로를 확보하기 위해 적용되는 열제어방법 중 한 가지로서, 이것의 최적설계는 효율적인 위성 열설계의 한 방향이 될 수 있다. 본 연구는 위성 열제어 개발에서 활용하는 위성 열해석과 최적화알고리즘을 결합한 통합해석을 통하여 위성열모델 노드기반의 방열판설계최적화 접근방식을 제안하였다. 이 방법은 위성열해석과 최적화알고리즘의 해석소프트웨어의 종류에 상관없이 적용가능한 개념이며, 일반적인 위성열모델을 사용한 방열판설계의 개념을 그대로 유지하면서 최적화를 할 수 있기 때문에 위성설계에 실제적으로 사용할 수 있다. 또한, 두 해석소프트웨어를 결합하는 전체적인 해석구조와 본 방열판 설계 최적화문제에 대한 정식화를 제시하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권2호
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• pp.66-72
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• 2019

SAR(Synthetic Aperture Radar) 관측위성과 같이 고 발열 임무장비가 다수 적용되는 경우 전장품의 발열을 효과적으로 우주공간으로 방출하기 위한 방열판의 적용이 요구된다. 그러나 위성의 식 구간에서 임무장비의 비작동 시, 방열판을 통해 지속적인 방열이 이루어짐에 따라 장비의 최소허용 온도유지를 위한 히터 적용이 불가피하게 된다. 본 연구에서는 기존 방열판에 비해 보다 효율적인 열제어를 위하여 높은 전도율의 액체금속을 이용한 우주용 가변 전도율 방열판을 제안하였다. 제안된 방열판은 탑재장비의 온도조건에 따라 두 개의 저장소 사이에서 기계식 펌프로 액체금속을 이동함으로서 열전도 특성을 가변하는 원리이다. 따라서 저온 조건에서는 방열판으로의 열전도를 차단하여 임무장비에 대한 히터 전력소모를 최소화하고, 반대로 고온 조건에서는 기존 방열판과 같이 효과적인 방열이 가능하도록 한다. 본 연구에서는 제안한 가변 전도율 방열판의 실현 가능성 입증을 위한 열해석을 실시하여 기존의 전도율이 고정된 방열판과 열적 성능을 비교 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권8호
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• pp.678-685
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• 2017

지구관측위성에 탑재되는 자료처리/저장장치 방열판은 장비의 주기적인 고발열, 배치, 장착성 등 설계 특성으로 인해 쉴드가 장착된 홈 형태를 갖는다. 홈 형태 방열판의 영향성과 쉴드 방열판의 열성능을 확인하기 위해, 평판 방열판을 기준으로 홈 형태의 방열판과 쉴드 방열판을 비교하여 열진공 시험을 실시하였다. 시험결과를 바탕으로 view factor에 의한 열교환과 방열판의 온도를 이론해석적으로 분석하여 열 설계 성능비교의 타당성을 입증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권5호
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• pp.474-480
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• 2011

지구의 저궤도에서 운용되는 영상센서는 극저온 환경에서 태양 복사 뿐 아니라 지구의 적외선 및 알베도(Albedo)의 영향을 받는다. 극한 환경에 노출되는 영상센서는 작동/비작 동시 허용 온도를 벗어나지 않도록 열설계가 필요하며, 정상상태 에너지 평형식을 통해 필요한 방열판 면적 및 히터 예비 설계 값을 설정한다. 일반적으로 위성체 패널에 주기를 갖는 발열장비가 장착되어, 패널의 일부를 방열판 면적으로 설계한다. 본 논문에서는 위성체와 분리하여 설계하는 영상센서의 열제어를 위하여, 내부에서 항상 발열하는 장비의 열을 히트파이프를 이용하여 패널에 장착된 방열판으로 효과적으로 전달하도록 설계하였다. 예비 설계값을 기준으로 수치해석에 기반을 두는 SINDA를 이용하여 궤도 열해석을 실시하여, 방열 면적 및 히터 설계는 쉽고 빠르게 계산되어졌다. 또한, 방열 성능을 유지하면서 질량을 줄이도록 방열판을 립형상(Rib-type)으로 설계하였으며, 궤도 열해석 결과, 영상센서의 열적 요구사항을 만족함을 검증하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권3호
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• pp.51-59
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• 2020

초소형 위성인 큐브위성의 경우 위성체의 제한적인 중량 및 부피를 고려하여 경량화 및 전기적 회로설계 측면에서 유리한 PCB 기반의 전개형 태양전지판이 폭넓게 적용되고 있으나, PCB의 낮은 두께 방향 열전도율로 인해 태양전지셀의 방열이 어려운 점이 있다. 본 논문에서 제안한 6U 큐브위성용 태양전지판은 PCB 기반의 태양전지판으로 제작되고, 판넬 외곽에 장착된 알루미늄 보강재 접속부에 열전도 패드가 적용된다. 따라서 판넬 전면부의 태양전지셀에서 방열면인 판넬 후면으로 열전달이 원활하도록 하여 PCB 적용에 따른 장점을 유지하면서도 방열성능을 극대화함으로서 태양전지셀 온도 하강에 따른 전력생성효율 향상이 가능한 장점을 갖는다. 본 연구에서 제안된 열전도 패드가 적용된 태양전지판의 열제어 측면에서의 유효성 입증을 위해 궤도 열해석을 통해 기존 PCB 태양전지판과 비교 분석을 실시하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권3호
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• pp.63-69
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• 2005

The COMS, the first meteorological geostationary satellite in Korea, is under development by KARI. The radiator size and the heater power for the thermal control of COMS are calculated using an analytic method. The total radiator area of $4.85\;m^2$ and the total heater power of 794.77 W are determined at a conceptual design of COMS. The commercial software, SINDA and TRASYS, are utilized in order to compare and verify the analytic results. The results of on-orbit numerical simulation of cold and hot cases show that the radiator size and heater power obtained from the analytic method are appropriate to maintain COMS equipments within required temperature ranges.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2007년도 한국우주과학회보 제16권2호
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• pp.112-112
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• 2007

• 항공우주기술
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• 제10권2호
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• pp.20-28
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• 2011

저궤도 관측위성의 광학탑재체는 궤도에서 임무수행을 뒷받침하는 위성 본체와 열적으로 분리되어 각각 독립된 열제어를 할 수 있도록 개발된다. 광학탑재체는 내부에 작동하는 동안에 높은 발열량으로 순간적으로 온도가 상승하는 부품 박스인 FPA(Focal Plane Assembly)의 열을 외부로 방출하기 위한 히트파이프, 방열판으로 구성된 냉각 장치(Cooling Unit)를 가지고 있다. 이러한 냉각 장치는 고온 조건에서 내부 발열을 빠르게 외부로 방출할 수 있는 히트파이프의 성능과 충분한 면적의 방열판 면적을 확보하도록 설계되어야 하고, 동시에 저온 조건에서 최저 온도 이상을 유지하는 위한 히터설계도 포함해야 한다. 본 연구에서는 먼저 FPA 냉각 장치의 열제어 요구조건과 현재 열설계 기준의 열해석 결과를 통하여 히터설계에 대한 검토와 설계 제한 조건을 분석을 하였다. 또한 열해석을 이용한 효율적이고 경제적인 위성 히터설계 방식을 제시하고, 이것을 FPA 냉각 장치의 히터설계에 적용하여 개선된 히터설계 요소를 찾았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1087-1093
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• 2010

열관(HP)과 상변화물질(PCM)을 병렬로 배열한 일체형 위성 열제어 H/W를 제안하였다. HP-PCM 모듈은 제한적인 의미에서 일종의 off-the-shelf 부품으로써, PCM을 위한 별도의 열설계와 형상설계 등을 수행하지 않더라도 기존에 사용하고 있는 HP처럼 크기나 개수 등만을 설계함으로써 온도제어를 달성할 수 있도록 하였다. 주기적인 발열이 있는 부품의 온도제어를 위하여, 제안한 HP-PCM 모듈이 적용된 위성 방열판을 설계하고 상세모델을 수립하여 수치해석을 수행하였다. 각각 PCM이 없는 경우와 PCM을 장입한 경우에 대하여 수치해석을 수행하였으며, 등가평균값의 주기적인 변화에 대한 비교분석을 통하여 PCM의 축열과 방열에 의한 열분산이 매우 효과적임을 확인하였다. HP가 작동하지 않는 경우에 대한 수치해석을 통하여 열전도도가 작은 PCM의 사용한계를 제안한 HP-PCM 모듈을 이용하여 극복할 수 있음을 확인하였다.