• 한국항공우주학회지
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• 제47권6호
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• pp.405-413
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• 2019

전개형 구조물은 크기와 모양의 변형이 가능하여 수납과 이동이 용이한 장점으로 인해 우주 임무에 많이 사용된다. 특히, 우주에서 사용되는 구조물들의 경우에는 운용과정에서 직면하는 다양한 외란들을 견디기 위하여 높은 구조 강성을 가지도록 설계되어야 한다. 특히 전개형 구조물의 경우, 구조 경량화를 위하여 얇고 가벼운 소재를 사용하는 경우가 많기 때문에 전개 과정에서 발생하는 내력이나 전개 완료 상태에서의 구조 강성 등에 대한 면밀한 분석이 수행되어야 한다. 본 논문에서는 전개형 구조물 중에서 널리 사용되는 시저스 구조물에 대해 동역학적 모델을 수립하고 전개 속도, 각 조인트에 걸리는 내력 등 전개 거동을 분석한다. 또한, 구조물의 전개 완료 형상에 따른 구조 강성 변화를 분석하기 위하여 1단과 2단 두 가지 형상에 대해 모드 해석을 수행하였으며, 저차 모드의 모드 형상 및 고유 진동수 변화를 확인하고 변화의 원인을 고찰하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.192.1-192.1
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• 2012

영상레이더 (SAR: Synthetic Aperture Radar) 혹은 통신 안테나/탑재체를 장착한 위성은 원하는 주파수 대역의 운용을 위해 대형 안테나 구조물 장착이 필수적이다. 이러한 대형 구조물은 일체형으로 제작되어 위성체에 접속되었을 때, 요구 무게 및 점유하는 부피가 매우 큰 특징을 지닌다. 따라서, 대형 안테나 구조물의 중량으로 인해 발사비 증가가 불가피하며, 페어링 내부의 허용된 공간에 안테나 크기는 큰 제약적 요인이 된다. 그리고, 전개식이어도, 전개후 질량 관성이 큰 구조물이 된다. 위성체의 발사 비용과 직결되는 안테나의 경량화를 위한 많은 기술이 연구되고 있다. 특히, 접이식 팽창형 안테나는 반사체의 유연한 메쉬 구조 및 경량 지지구조물로 안테나의 무게를 줄이고 수납 효율을 향상시킨다. 또한, 전개 후 안테나의 목적한 기능을 충분히 보장함과 동시에 질량 관성이 작은 구조물에 의한 위성의 기동성을 극대화할 수 있다. 국내에서도 전천후 지상관측감시 및 통신 안테나의 필요성 증대에 따라 초경량 전개형 안테나 개발의 필요성이 크게 대두되고 있으나, 현재까지는 관련 기술개발 사례가 전무한 실정으로 국내 독자적 기술 확보가 시급한 실정이다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권3호
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• pp.63-72
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• 2022

본 논문에서는 전개형 메쉬 안테나의 동적 강성 설계 및 다물체 동역학을 이용한 요구되는 구동력 및 전개 특성을 분석하고자 한다. 프레임(frame) 요소를 이용하여 전개 구조물을 모델링한다. 다각(polygon) 형상 전개 구조물의 전개/수납된 형상에 따른 고유치 문제를 분석하였다. Kane's 방정식을 이용하여 전개 구조물의 다물체 동역학 방정식을 유도하고 PUTD (pseudo upper triangular decomposition) 방법을 적용하여 구속조건 문제를 해결하였다. 고유진동 해석 및 다물체 동역학 시뮬레이션을 통해 설계된 전개형 구조의 구조 동특성 및 실현성을 살펴보고자 한다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제11권3호
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• pp.161-168
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• 2008

The deployable space structure is necessary to minimize the satellite volume and launch cost. For the deployment, passive deployment mechanism has widely been used to attenuate a latch shock induced when the structure is just fully deployed. To reduce the latch shock, viscous damper is applied to the passive deployment mechanism and it can control the deployment speed of the structure. In this paper, dynamic analysis of the deployable space structure using the passive deployment mechanism with the viscous damper has been performed. The viscous damping values have been optimized through numerical simulation. The satellite's attitude influenced by pyro activation for the release of the structure has also been investigated.

• Composites Research
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• 제36권3호
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• pp.230-240
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• 2023

전개형 반사판 안테나는 단위 구조물 형태의 반사판이 접힌 상태로 수납되어 발사체에 탑재된 후, 운용궤도에 도달 및 전개되어 임무를 수행하는 위성체이다. 전개형 반사판 안테나는 수납 부피를 줄일 수 있어 발사체의 제한적 수납공간에 대형 우주 구조물을 탑재시킬 수 있으며, 경량소재를 적용할 경우 발사 및 운용 성능 향상에 용이한 장점이 있다. 본 논문에서는 전개형 반사판 안테나를 구성하는 주반사판에 대해 강성 및 강도 등의 구조적 분석을 통해 초기 개념설계를 수행하였다. 탄소섬유 복합재 및 허니콤 코어를 적용하여 경량 복합재 주반사판을 설계하였으며, 적층 패턴 및 형상을 설계 변수로 운용조건에 적합한 주반사판 설계안을 도출하였다. 이후 모드(Modal analysis), 준정적(Quasi-static), 열 구배(Thermal gradient) 및 동적(Dynamic) 거동에 대한 상세 구조해석을 수행하여 경량 복합재 반사판 안테나의 성능을 분석하였다

• 한국항공우주학회지
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• 제50권10호
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• pp.691-699
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• 2022

본 논문에서는 대형 메쉬 안테나 개발을 위한 모듈식 전개형 반사판 및 붐 구조의 전개 시 요구되는 구동력 및 전개 특성을 분석하고자 한다. 단위 전개 구조를 이용하여 모듈식 전개형 반사판 링과 붐 구조의 수납/전개된 형상을 분석하였다. Kane's 방정식을 이용하여 전개 구조물의 다물체 동역학 방정식을 유도하고 PUTD(Pseudo Upper Triangular Decomposition) 방법을 적용하여 구속조건 문제를 해결하였다. 다물체 동역학 시뮬레이션을 통해 설계된 모듈식 전개 반사판 링 그리고 붐 구조의 동적 특성을 살펴보고자 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.86-93
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• 2023

일반적으로 발사체의 페어링, 위성체 및 단 분리와 더불어 위성체의 전개형 구조물 분리 시 높은 신뢰도의 화약폭발 기반 파이로 분리장치가 주로 적용되고 있다. 이로부터 발생되는 파이로 충격은 짧은 시간에 높은 진폭의 하중이 발생함으로써, 위성 전장품 등 주요 탑재장비에 일시적 또는 영구적 손상을 유발하여 임무 실패를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 파이로 구속분리장치의 폭발 시 전달되는 충격하중 저감을 목적으로 저강성 블레이드 기반 충격저감장치를 제안하였다. 설계의 주안점은 저강성 블레이드 적용에 따라 발사진동환경 하 구조건전성 확보에 취약한 문제점을 해결하기 위해 고댐핑 특성 구현이 가능하도록 점탄성 테이프를 이용한 적층형 구조를 적용함에 있다. 상기 충격저감장치의 설계 유효성은 낙하추를 이용한 충격시험을 통해 입증하였으며, 발사진동환경 하 구조건전성은 전개형 구조물 모사 모델을 적용한 하중조건에서의 구조해석을 통해 평가를 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권5호
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• pp.343-354
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• 2020

쌍안정 장치는 서로 다른 두 가지 상태에서 안정성을 갖는 시스템이며, 구동에 있어 에너지 효율 측면에서 이득을 얻을 수 있다. 이러한 쌍안정 장치는 다양한 방법을 통해 구현되며, 전개형 구조물, 스위치 시스템 그리고 파지 로봇 등, 주된 동작이 두 종류로 구분되는 모핑 시스템에 적용될 수 있다. 하지만 기존 장치들의 복잡성과 구조적 제한 때문에, 링크 구조물처럼 회전하는 구조를 포함하는 모핑 시스템을 구현하는 것은 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 원통형 영구자석을 이용하여 회전운동에 있어 쌍안정성을 갖는 장치를 구현하는 방법이 제안된다. 원통형 영구자석의 전자석 모델을 도입하여 자기장과 자기력을 도출했으며, 이를 이용하여 원통형 영구자석을 포함하는 두 링크 사이의 힘 관계를 추정했다. 대칭 쌍안정성을 위한 원통형 영구자석의 배열을 선정했으며, 제안하는 쌍안정 장치를 회전 조인트로 연결된 링크 구조물에 적용하여 외부 토크에 대한 안정성을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제13권2호
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• pp.89-99
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• 2001

본 논문에서는 음향 증폭장치로 널리 사용되고 있는 헤름홀츠 공명장치의 원리를 해수교환 방파제에 적용한 문제를 다뤘다. 입사파의 주파수와 공명구조물의 고유주파수가 일치되면, 공진현상으로 입사파는 공명구조물 내에서 크게 증폭된다. 공진현상으로 크게 증폭된 위치에너지는 외해로부터 들어온 공명구조물내의 깨끗한 해수를 도수로를 통하여 항만내로 공급한다. 공급된 해수는 항내의 오염된 해수를 희석·순환시켜 항내 수질개선에 도움을 준다. 선형포텐셜 이론을 가지고 공명구조물내의 파도응답을 정합점근전개법을 사용하여 해석하였다. 해석모델로 수학적 표현이 가능한 반원형 공명구조물을 채택하였다. 공명구조물이 1개가 있는 경우와 여러개가 일정한 간격을 가지고 배열된 경우를 함께 살펴보았다. 해석해의 타당성을 검증하기 위하여 2차원 수조에서 모형실험을 수행하였다. 도수로가 열린 상태가 닫힌 상태에서 공명구조물내의 파고분포와 도수로에서의 유속을 측정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권3호
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• pp.225-231
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• 2020

기상 조건과 상관없이 영상을 획득할 수 있는 SAR 위성에 대한 수요가 최근 들어 계속해서 증가하고 있다. 일반적으로 SAR 안테나의 주반사판은 제한적인 탑재체의 공간에 효율적으로 수납하기 위해 여러 개의 전개 가능한 패널로 구성된다. 전개형 구조물은 본질적으로 구조적 강성이 부족하며 외란이나 가진에 취약하다. 특히, SAR 위성은 더 높은 각속도 요구조건 때문에 안테나 반사면에 발생하는 진동 수준이 높을 수 있다. 이미지를 얻는 동안 이미지의 품질을 위해 반사판의 높은 표면 정확도를 유지하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 전개형 SAR 안테나의 구조적 변형 때문에 발생하는 성능 저하를 분석한다. 주반사판의 패널은 유연 구조물로 가정하였으며, 다물체 동역학 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 이를 통해, 위성의 기동 시 패널의 변형량을 계산한다. 또, 이러한 변형이 안테나 성능과 임무 수행에 얼마나 영향을 미치는지 확인하기 위해, 안테나 이득 및 빔 지향오차를 분석하였다.