• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제18권2호
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• pp.163-173
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• 2001

본 논문에서는 아리랑 2호가 운용될 궤도의 우주방사능 환경 및 single event 영향(SEE)에 관하여 분석하였다. 위성체 외부 및 내부 방사능 환경으로서 지구 자기장 내부에 포획되어 활동하는 포획된 양자, 태양 및 태양계 외부에서 전달되는 SEP(solar energetic particle) 및 GCR(galactic cosmic ray)고 에너지 입자에 대하여 양자와 중이 온으로 구분하여 그들의 스펙트럼을 분석하였다. 아리랑 2호 전자소자로 사용 예정인 Intel 계열 80386 마이크로 프로세서 CPU에 대한 SEU 및 SEL발생률을 추정하였다. 분석결과, 정상적인 조건에서 포획된 양자나 고 에너지 양자에 의한 SEU 영향은 아리랑 2호 위성이 운용되는 3년동안 발생하지 않을 것으로 추정된다. 반면에, GCR 중이온에 의한 SEU 발생은 운용 중에 수차례 발생할 수 있는 것으로 추정되었다. 아리랑 2호는 탑재 소프트웨어의 프로세서 CPU오류 감지기능을 이용하여 SEU발생에 대처할 수 있는 시스템 레벨의 설계를 반영하고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권3호
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• pp.1015-1020
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• 2023

A multi-layer design is applied to mitigate single event effect (SEE) in a 28 nm System-on-Chip (SoC). It depends on asymmetric multiprocessing (AMP), redundancy and system watchdog. Irradiation tests utilized 70 and 90 MeV proton beams to examine its performance through comparative analysis. Via examining SEEs in on-chip memory (OCM), compared with the trial without applying the multi-layer design, the test results demonstrate that the adopted multi-layer design can effectively mitigate SEEs in the SoC.

• 전자공학회논문지
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• 제50권8호
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• pp.121-127
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• 2013

SRAM, DRAM을 포함한 Memory 소자들은 우주환경에서 고에너지 입자에 취약하다. SEE(Single Event Effect) 또는 TID(Total Ionizing Dose)에 의해서 소자의 비정상적인 동작이 야기될 수 있다. 본 논문은 SRAM의 기본 단위 셀인 Latch 회로를 이용하여 양성자에 대한 취약성을 나타내는 SEU cross section을 추정할 수 있는 방법에 대해서 설명한다. 또한 양성자에 의한 SEU 효과를 줄일 수 있는 Latch 회로를 제안하였다. 두 소자를 이용하여 50b shift register를 $0.35{\mu}m$공정에서 제작하였고, 한국 원자력 의학원의 43MeV 양성자 빔을 이용하여 방사선 조사 실험을 진행하였다. 실험 결과로부터 conventional latch를 이용한 shift register에 비해서 제안한 latch를 이용한 shift register가 방사선 환경에서 내구성이 강한 동작 특성을 가진 다는 것을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제22권4호
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• pp.537-558
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• 2005

본 논문에서는 HAUSAT-2위성이 운용될 케도의 우주 방사능 환경 및 총 피폭효과(Total Ionizing Dose), 단일사건 효과(Single Event Effects) 등에 대해 분석하였다. 총 피폭효과에 영향을 미치는 우주 방사능은 포획된 양성자, 전자, 태양 양성자 및 우주선이다. 총 피폭효과는 선량 심도선 분석을 통해 해석을 수행하였으며, DMBP(Design Margin Breakpoint) 방법과 3-D 구분구적법을 이용하여 HAVSAT-2의 부품의 총 피폭량에 대한 내성을 검증하였다. 단일사건 효과에 대하여 위성체 외부와 내부 방사능 환경으로 양성자와 중이온에 대하여 선형에너지 전달량(LET) 스펙트럼을 분석하였으며, HAUSAT-2의 전자소자로 사용예정인 MPC860T2B 마이크로프로세서와 메모리 K6X8008T2B에 대한 SEU(Single Event Upset) 및 SEL(Single Event Latch-up) 발생률을 추정하였다. 분석 결과 SEU는 운용 중에 수차례 발생하며 SEL 발생은 임무기간동안 일어나지 않을 것으로 추정되었다. HAUSAT-2는 소프트웨어 해밍코드 EDAC을 이용하여 SEU 발생에 대처할 수 있는 시스템 레벨의 설계를 반영하였다. 이 연구에서 수행된 방사능 해석은 ESA의 SPENVIS소프트웨어를 이용하였다.

• Journal of Semiconductor Engineering
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• 제1권3호
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• pp.81-87
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• 2020

An instrumentation amplifier (IA) and an analog-to-digital converter (ADC) are essential circuit blocks for accurate and robust sensor readout systems. This paper introduces recent advances in radiation-hardening by design (RHBD) techniques applied for the sensor readout integrated circuits (IC), e.g., the three-op-amp IA and the successive-approximation register (SAR) ADC, operating against total ionizing dose (TID) and singe event effect (SEE) in harsh radiation environments. The radiation-hardened IA utilized TID monitoring and adaptive reference control to compensate for transistor parameter variations due to radiation effects. The radiation-hardened SAR ADC adopts delay-based double-feedback flip-flops to prevent soft errors which flips the data bits. Radiation-hardened IA and ADC were verified through compact model simulation, and fabricated CMOS chips were measured in radiation facilities to confirm their radiation tolerance.

• 우주기술과 응용
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• 제3권4호
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• pp.333-341
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• 2023

본 연구는 국내 100 MeV 양성자가속기와 우주부품시험센터 우주전문시험시설기반을 활용하여 우주부품의 우주 방사선환경 시험검증 기술을 개발하고자 한다. 우주개발의 진전에 따라 고도화된 위성의 임무는 위성의 핵심부품인 메모리 등에 고집적 회로를 필수적으로 사용하고, 태양전지, 광학센서 및 opto-electronics 등 부수 장치에 반도체 소자의 활용이 증가하고 있다. 특히, 전자부품을 우주에 적용하기 위해서는 우주환경 시험을 반드시 거쳐야 하며, 그 중 가장 중요한 것이 고 에너지 방사선환경에서의 우주부품시험이다. 따라서 이에 필요한 우주 방사선 환경 구현 시설을 갖추어 체계적인 시험절차를 수립할 필요가 있다. 한국산업기술시험원 우주부품시험센터는 메모리 부품에 대한 방사선 시험 장치를 제작하고 이를 이용한 메모리 방사선 영향 평가 시험을 수행하였다. 경주양성자가속기에서 100 MeV 양성자를 활용하여 한국에서 활용가능한 수준의 방사선 시험을 진행하였다. 이러한 시험을 통해 메모리 반도체에서 나타나는 single event upset을 관찰할 수 있었다. 향후 해당 시험을 체계화하여 우주산업화에 기반을 마련하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권5호
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• pp.84-90
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• 2004

양성자 가속기를 이용한 지상 실험에 기초하여 인공위성에서 사용할 마이크로프로세서의 SEE 발생률을 예측하였다. 우주 공간의 하전 입자 분포를 AP8, JPL91 그리고 CREME 모델을 사용하여 추정하고, 양성자 가속기를 통한 실험에서 얻어진 단면적 곡선들을 SEE 발생률 예측에 사용하였다. 약 685 km의 저궤도에 대해 고 경사각과 저 경사각이 고려되었다. 계산 결과는 후보 소자에 대한 SEE 발생률이 저 경사각에서는 수용할만한 것이었지만 고 경사각의 경우에는 최악의 조건에서 문제될 수 있음을 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권11호
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• pp.76-83
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• 2006

통신해양기상위성의 통신 탑재체가 겪게 될 우주 방사선 환경을 포획된 입자, 태양 양성자 그리고 우주선으로 구분하여 각각 NASA AP8/AE8 모델, JPL91 모델, 그리고 NRL CREME 모델을 사용하여 전산 모사 하였다. 이러한 우주 방사선 환경이 위성 내 통신 탑재체에 미치는 영향을 추정하기 위해 총 이온화 방사선 효과의 분석에 필요한 Dose-Depth 곡선 및 단일사건효과 발생률 계산에 필요한 LET 스펙트럼 구하였다. 통신 탑재체 내의 각 장치별 차폐 효과 차이를 고려한 총 이온화 방사선 효과의 예측을 위해서 기계 구조 모델을 만든 후 구형 분할 방법을 적용하였다. 이를 통해 통신 탑재체 내 각 장치의 위치별 총 이온화 방사선 효과를 예상하였으며 동일한 외부 방사선 환경에 대해서 차폐 효과에 따라 최고 8배까지 방사선 효과가 다르게 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제41권1호
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• pp.79-84
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• 2013

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. 코발트 60 ($^{60}Co$) 저준위 감마발생기를 이용한 TID실험에서 방사선의 영향으로 PWM-IC의 전기적 특성중에 문턱전압과 옵셋전압이 증가되고, SEL에 적용된 4종류의 중이온 입자는 PWM-IC의 파형을 불안정하게 만든다. 또한, 입/출력관계의 파형을 SPICE 시뮬레이션 프로그램으로 관찰하였다. PWM-IC의 TID 실험은 30 Krad 까지 수행하였으며, SEL 실험을 제어보드를 구현한 후 LET($MeV/mg/cm^2$)별 cross section($cm^2$)으로 연구하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권11호
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• pp.981-987
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• 2014

DC/DC 컨버터는 임의의 직류전원을 부하가 요구하는 형태의 직류전원으로 변환시키는 효율이 높은 전력변환기이다. DC/DC 컨버터는 MOSFET(산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터), PWM-IC(펄스폭 변조 집적회로) 제어기, 인덕터, 콘덴서 등으로 구성되어있다. MOSFET는 스위치 기능을 수행하는데 코발트 60 ($^{60}Co$) 저준위 감마발생기를 이용한 TID 실험에서 방사선의 영향으로 문턱전압과 항복전압의 변화와 SEGR 실험에 적용된 5종류의 중이온 입자는 MOSFET의 게이트(gate)에 영향을 주어 게이트가 파괴된다. MOSFET의 TID 실험은 40 Krad 까지 수행하였으며, SEGR 실험은 제어보드를 구현한 후 LET(MeV/mg/$cm^2$)별 cross section($cm^2$)을 연구하는데 있다.