• 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.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권5호
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• pp.86-93
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• 2022

우주용 전개형 메쉬 안테나는 궤도 운용 시 RF 성능을 보장하기 위해 극한의 궤도 열 환경 하에서 극심한 온도변화에 의한 열변형을 최소화할 수 있는 열설계가 필수적이다. 일반적으로 궤도 상에서 전력 생성을 위해 전개형 태양전지판이 주로 적용되고 있으나, 태양전지판으로 인한 그림자로 인해 안테나 표면에 극심한 온도구배가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 전개형 메쉬 안테나 후면부에 멤브레인 시트를 적용하고, 시트 후면부에 유연 태양전지셀을 부착하여 전개형 태양전지판으로 인한 온도구배를 최소화할 수 있는 이중막 구조의 설계 방식을 제안하였다. 제안된 안테나 열설계의 유효성을 검증하기 위해 궤도 열해석을 통해 안테나 표면에서 발생하는 온도구배 분석을 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권1호
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• pp.86-94
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• 2021

PCB 기반 전개형 태양전지판은 경량화 및 전기적 연결의 용이성으로 주로 큐브위성에 사용되나, 태양전지판의 면적이 증가할수록 발사환경에서 유발되는 굽힘거동이 증가하기 때문에 태양전지셀의 구조건전성 보장에 한계가 있다. 종래에는 태양전지판의 강성증가를 통해 굽힘거동을 최소화하고자 알루미늄 및 복합재 기반의 보강재를 또는 태양전지판을 적용하였지만, 태양전지판의 부피 및 무게 증가로 제한적인 설계요구조건을 가진 태양전지판의 단점으로 작용한다. 본 연구에서는 점탄성 테이프로 다층 박판을 적층하여 고댐핑 특성 구현이 가능한 6U 규격의 고댐핑 적층형 태양전지판을 제안하였다. 제안된 태양전지판의 기본특성파악을 위해 자유감쇠시험을 수행하였으며, 인증수준의 발사진동시험을 통해 설계유효성을 입증하였다. 또한, 시험결과를 토대로 일반 PCB 태양전지판과 고댐핑 적층형 태양전지판의 진동특성을 예측하고 비교분석을 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.81-88
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• 2021

일반적으로 큐브위성용 전개형 태양전지판을 수납 및 전개시키기 위해 사용되는 구속분리장치는 비폭발식 나일론선 절단방식이 적용된다. 그러나 상기 방식은 태양전지판 수납 상태에서 큐브위성의 배터리 충전, PCB 및 탑재체의 전기적 점검 및 시험 등을 위한 접근 포트 연결 시 분리장치의 구속해제 및 재채결 작업이 반복적으로 요구된다. 따라서, 기존의 구속분리장치는 위성체 내부 접근을 위해서는 작업자의 번거로움 및 일관된 나일론선 체결작업 공정 유지의 어려움이 존재한다. 본 연구에서는 나일론 선 절단 없이 구속 핀 분리만으로 자유롭게 태양전지판 전개 및 수납이 가능한 Pin-puller형 태양전지판 구속분리장치를 제안하였으며, 기능 및 성능검증을 위한 분리장치의 전개시험 및 최대 분리하중 측정 시험을 통해 분리장치 설계의 유효성을 입증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권6호
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• pp.423-433
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• 2022

본 논문은 나노급 큐브위성 시스템 및 유닛의 발사환경시험 사례를 통해 얻을 수 있는 설계와 제작의 교훈들을 소개한다. 일반적으로 초소형위성은 발사관에 담겨 발사되므로 발사 시 외부 하중 역시 발사관을 통해 내부의 위성에 전달된다. 이러한 특성으로 인해 초소형위성은 외부 가진에 비해 과도한 하중을 받을 수 있고 기계적 파손의 가능성을 높인다. 여기서는 진동시험 사례를 통해 초소형위성 설계와 제작 시 지켜야 할 여러 지침들을 보여준다. 그리고 내부 위성을 고정하는 현대적인 기능이 적용된 발사관과 전통적인 발사관의 시험 결과를 비교함으로써 발사관 선정에도 하나의 권고를 제시한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제17권2호
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• pp.94-102
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• 2023

큐브위성용 태양전지판 분리장치는 열선 또는 저항소자의 발열로 나일론선을 절단하여 구조물의 구속을 해제하는 나일론선 절단방식 구속분리장치가 주로 적용되고 있다. 일반적으로 태양전지판 조립체의 발사하중을 고려한 구조해석을 수행하여 구속분리장치의 설계가 이루어지고 있으나, 발사 이후 궤도 열환경에 대한 구속분리장치의 열적 검토 및 분석사례는 전무한 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 현재 개발중인 큐브위성 STEP Cube Lab-II에 적용되는 나일론선 절단 기반 구속분리장치의 열적 안정성 평가를 수행하고자 한다. 위성이 POD (Picosatellite Orbital Deployer)에서 사출되고 태양전지판이 전개되기까지의 분리장치 온도 분포를 검토하여 분리장치의 허용온도 범위 내에서 안정적인 구속 분리가 될 수 있도록 분리장치에 대한 궤도 열해석을 수행하였다. 또한, 열해석 결과를 기반으로 열진공시험을 수행하여 분리장치의 설계를 검증하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권1호
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• pp.1-10
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• 2024

선행연구에서는 위성체의 고기동 시 전개형 태양전지판으로부터 발생하는 잔여진동을 저감시키기 위해 초탄성 형상기억합금 (Shape Memory Alloy, SMA)을 적용한 적층형 태양전지판 요크를 제안하였다. 요크에는 SMA 양면에 구속층을 적층시키기 위해 점탄성 테이프가 적용되며, 점탄성 테이프는 온도 의존성이 높아 온도에 따라 댐핑 특성 변화로 요크의 진동저감 성능에 직접적인 영향을 미친다. 이에 따라, 온도별 요크의 댐핑 성능을 확인하기 위해 다양한 온도조건에서 자유감쇠시험을 수행하여 댐핑 성능이 가장 극대화되는 온도 구간을 식별하였다. 본 논문에서는 상기 온도시험 결과를 토대로, 요크가 궤도 열환경에 노출되더라도 효과적인 댐핑 성능을 유지할 수 있도록 궤도 열해석을 통해 요크의 열적 거동 및 온도를 예측하였으며, 요크가 최적의 진동저감 성능을 낼 수 있도록 열 설계안 도출 방안에 관해 기술하였다.