• 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.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.59-59
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• 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.

• 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.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.120.1-120.1
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• 2013

우주 궤도환경은 $10^{-5}$ torr 이하의 고진공 및 $100^{\circ}C$의 고온과 $150^{\circ}C$이하의 극저온 환경으로 특징지어지며, 위성체 및 위성체 부품은 이와 같은 우주 궤도환경에서의 성능검증이 필수적이다. 지상에서 이와 같은 환경을 모사하기 위해서는 열진공챔버가 사용되며, 열진공 챔버는 진공배기계와 열제어 시스템으로 구성된다. 특히 위성체 또는 위성부품의 열환경을 모사하기 위해 기체 질소를 이용한 폐회로 열제어 시스템이 사용된다. 폐회로 열제어 시스템은 슈라우드, 극저온 블로워, 히터 등으로 구성이 된다. 열제어 시스템의 신뢰성을 높이기 위해서는 핵심 부품인 극저온 블로워의 이중화가 필요하다. 본 논문에서는 위성체 및 위성체 부품의 열진공 시험에 사용되는 열진공 챔버 열제어 시스템의 핵심인 극저온 블로워의 이중화를 위한 기구 설계 및 제어로직 설계 등이 포함되어 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.709-716
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• 2009

위성 궤도 자세는 위성 열설계에 영향을 주는 중요한 요소로서, 궤도 운용 자세에 대한 열적 조건을 정확히 파악하는 것을 필요로 한다. 본 연구에서는 저궤도 위성의 yaw motion의 운영 자세에 따른 우주 열환경의 변화와 열설계의 열적 영향을 검토하였다. 본 위성은 고정형의 태양 전지판을 가지고 있기 때문에 태양광 구간 동안에 태양지향(sun-pointing)자세를 유지하고, 위성에 장착되는 별센서인 별추적기의 가시 방향이 심층 우주방향을 향하도록 하기 위하여 위성의 길이 방향을 축으로 일정한 각속도로 회전을 하는 yaw motion을 하도록 운용된다. 이것은 위성이 정밀한 자세 제어의 성능을 발휘할 수 있도록 별추적기가 별의 시야각을 확보하기 위한 것이다. 또한 위성 열설계 측면에서는 이러한 운용을 위한 자세 변화에 따른 열적 영향을 파악하는 것을 필요로 한다. 연구에서는 위성의 열모델에 이러한 궤도 운용 자세를 반영한 후의 궤도 열해석을 통하여 이를 알아보고자 한다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제5권1호
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• pp.32-38
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• 2007

인공위성 열제어계는 위성의 운용기간 중에 열적 안정성 확보를 목적으로 열설계, 열해석, 필요 하드웨어 선정 및 지상검증시험, 발사후 운용지원을 수행하게 된다. 열제어계는 다른 위성 부분체와는 달리 시스템적인 성격을 가지고 있으며, 위성의 운용궤도 등에 따라서 개발 방향이 달라지게 된다. 특히 위성의 고성능화 및 열적안정성 요구조건의 증대로 인하여 열제어계의 역할이 더욱 커져가고 있다. 본 기술동향에서는 열제어계 설계요건, 적용 목적에 따른 기법, 향후 활용 기술 등의 관점에서 인공위성 열제어계의 개발 동향을 살펴보고자 한다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.170.2-170.2
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• 2012

위성의 열진공 환경 시험은 고진공 극저온의 우주 환경을 모사하여 열제어 기능 및 임무 수행 능력을 검증하는 시험이다. 이 시험에서는 위성 주위에 부착한 방열판으로 위성 외각 온도를 변화 시켜 위성의 태양 지향 자세 또는 심우주 지향 자세를 모사하며, 이에 따른 위성의 온도 변화에 따라 지상 시험 장비로 위성의 히터 설정, 유닛 전원 형상의 변경 등을 해야한다. 또한 극고온 또는 극저온의 환경에 장시간 연속적으로 노출된 상태에서 위성의 기본적인 기능부터 영상 미션까지 검토하는 CPT 시험을 수행하며, 이 CPT 시험은 극한의 위성 상태의 시험이기 때문에 온도를 고려한 전자 시험 설계 및 24시간 위성 모니터링 시스템, 위험상황 발생 시 대처 방안 등에 대한 준비가 필요하다. 본 논문에서는 열진공 시험 시의 전자시험의 형상과 설계에 대해서 설명하고, 시험 결과에 대해서 정리하였다.

• 항공우주기술
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• 제2권2호
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• pp.76-82
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• 2003

극한의 우주공간에서 인공위성의 정상적인 성능을 보장하기 위해 일반적으로 여러 단계의 시험용 위성모델이 개발된다. 시험모델을 통해 비행모델(FM)의 설계/해석의 타당성을 검증하고, 변경사항을 최종 설계에 반영함으로써 인공위성 성능의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 현재 개발 중인 다목적실용위성은 구조 및 열 개발모델(STM)의 제작/시험을 마친 상태이다. 본 논문에서는 다목적 실용위성의 모듈 중 하나인 추진시스템의 구조 및 열 개발모델(STM)의 설계 및 해석에 관하여 기술하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권1호
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• pp.8-15
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• 2020

본 논문은 위성을 발사장까지 안전하게 운반하기 위해, 열이나 외부 온도가 심하게 변화하는 조건에서 위성 컨테이너 내부 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 컨테이너 벽면 및 경계층 단열 설계 방법을 제시하고 위성 운반용 컨테이너 외부 환경에 대한 열 유동 해석 및 위성 내부 열 전달 해석을 통해 위성 컨테이너 내부 온도가 일정하게 유지되는지 분석하였다. 컨테이너 내부 유동 해석을 통해 컨테이너 내 위성 주변의 유동이 원활 한지 유동 분포를 확인하였으며, 보조 팬 및 공조시스템과 특별한 그릴 가이드 구조 설계 안을 제시하고자 한다.