6U 초소형위성용 사출관의 발사진동 저감을 위한 수동형 진동절연기에 관한 연구 = 6U A Study on a Passive Vibration Isolator for Launch Vibration attenuation of a 6U CubeSat Deployer

국문 초록 (Abstract)

최근 우주 산업계는 뉴 스페이스 트랜드에 따라 기존 중대형 위성의 소량 생산 개발방식 대비 단기간 개발 및 운용이 가능하고 저비용 생산이 가능한 초소형위성 플랫폼의 수요가 증가하고 있다. 다수의 초소형위성 군집운용을 통한 장거리 통신망 구축, 심우주 관측, 실시간 지구관측 등 기존 중대형 위성으로 구현하기 어려운 임무들이 수행되고 있다. 초소형위성은 발사체와의 인터페이스 표준화, 목표 궤도 배치 등의 목적으로 별도의 사출관에 장착된 상태로 발사체에 탑재되며, 슬라이딩 방식을 사용하여 수납된다. 그러나, 슬라이딩 방식은 초소형위성과 사출관 내부 레일 간 좁은 접촉 면적과 유격으로 인해 발사환경에서 과도한 진동과 충격을 유발한다. 이는 초소형위성 및 사출관의 손상을 야기하며, 종래에는 임무 실패로 이어질 수 있다. 상기 문제점을 해소하기 위해 발사환경 하 초소형위성 및 사출관의 가속도 응답을 완화하기 위한 진동저감 시스템 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 발사환경 하 초소형위성이 수납되는 사출관의 적용을 목적으로 수동형 진동절연기를 제안한다. 제안한 진동절연기는 적층형 블레이드가 적용된 2개의 모듈로 구성하여 각 축에 대한 강성 조절을 통해 저강성 탄성 지지가 가능하며, 초소형 위성 사출관에 인가되는 가속도 전달률을 낮춤으로써 절연성능을 확보할 수 있다. 또한, 점탄성 테이프를 이용한 적층형 구조를 적용하여 댐핑성능을 극대화하였으며, 점탄성 테이프의 마찰로 인한 에너지 소산을 통해 가속도 응답이 저감되어 발사진동환경 하 구조건전성 확보에 유리하다. 제안한 진동절연기에 대한 기본특성은 정하중 시험 및 수학적 모델링, 유한요소해석을 통해 획득하였으며, 발사진동시험 및 사출관에 대한 상세 유한요소해석을 통해 설계 유효성을 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제2장 6U 초소형위성 사출관용 수동형 진동절연기 설계 개요 7
• 제3장 수동형 진동절연기의 기본특성 분석 14
• 3.1 정하중 시험 14
• 3.2 수학적 모델링 17
• 3.3 유한요소해석 19
• 3.3.1 유한요소해석 개요 19
• 3.3.2 모드해석 23
• 3.3.3 준정적해석 25
• 3.3.4 랜덤진동해석 29
• 제4장 발사환경 시험 32
• 4.1 Low Level Sine Sweep 시험 35
• 4.2 랜덤 진동 시험 37
• 4.3 설계 유효성 검증 40
• 제5장 상세 유한요소해석 43
• 제6장 결 론 50
• 참 고 문 헌 51
• ABSTRACT 54