Er3+이 도핑된 유리-세라믹 제조와 1550 nm 여기광에 의한 강한 660 nm 상방전환 형광발생

송수아,유미연,정홍명,김동선,임기수 한국물리학회 2013 새물리 Vol.63 No.6

In this work, we synthesized oxyfluoride glass with a composition of SiO2-Al2O3-CaF2-(CaO) doped with Er3+ ions and prepared glass ceramics containing CaF2 nanocrystals by using proper thermal treatments for infrared-to-visible upconversion emission. Due to the Er ions doped inside the CaF2 nanocrystals, the overall intensity at 660 nm from the glass ceramics was improved by several hundred times compared with that from Er-doped glass under 1550-nm excitation. In addition, the red emission band become narrower and split due to the Er3+ environment. Participation of CaO and Yb3+ ions also contributed to the enhancement of the upconverted emission. Yb3+ ions did not absorb 1550 nm light but interacted with the Er ions. We ascribed the improved emission to several different energy transfer mechanisms to populate the 4F9/2 level of the Er ions. 본 논문에서는 SiO2-Al2O3-CaF2-(CaO) 성분의oxyfluoride 유리에 Er3+ 이온을 도핑하고 적절한 열처리를 이용하여 CaF2 결정이 내부에 형성된 유리-세라믹을 제조하고적외선-가시광선 상방전환 형광 발생을 조사하였다. CaF2 나노결정을 이용함으로써 1550 nm의 적외선 여기광으로 발생하는 Er3+ 이온의4F9/2로부터의 적색형광의 세기가 나노결정이없는 재료에 비해 수백 배 증가한 상방전환을 관측하였고 형광의 띠폭의현저한 감소로 인해 Er3+ 이온이 CaF2 내부에 있음을 확인하였다. 또한 CaO의 존재 유무와 Yb3+이온의 추가 여부에 따른 660 nm 상방전환 형광에 미치는 영향을 검토하였다. Yb3+ 이온은 1550 nm 여기 광을 흡수할 수 없으나Er3+ -Yb3+이온의 상호 에너지전달로 인해 Yb3+이온으로 인한 형광효율이 크게 증가하였고 CaO의참여 역시 형광효율을 크게 향상시켰으며 이러한 결과에 관여한 에너지전달 과정을 분석하였다.

Infrared-to-Visible Up-conversion in Er-Pr-Yb Triply Doped Oxyfluoride Glass Ceramics

송수아,임기수 한국광학회 2016 Current Optics and Photonics Vol.20 No.6

We synthesized Er3+-Yb3+, Pr3+-Yb3+, and Er3+-Pr3+-Yb3+-doped oxyfluoride glass ceramics containingCaF2 nanocrystals by proper thermal treatments. Spectral characteristics of down- and up-converted emissionsin three kinds of glass ceramics under 365-nm and 980-nm excitations were compared and explained bycross relaxations, excited-state absorptions, and energy-transfer processes between different ions. The hugereduction of up-conversion emission in the triply doped glass ceramics under 980-nm excitation comparedto the Er3+-Yb3+codoped one was explained by the split pump power and the direct energy transfer fromEr3+to Pr3+ions. Increasing Yb3+concentration from 2% to 10% in the triply doped glass ceramics showedmore than quadratic enhancement of the absorbed power, and we explained it by the enhancedenergy-transfer efficiency from Yb3+to Er3+ions. We also observed enhanced up-converted emissions ofEr3+and Pr3+ions in three kinds of glass ceramics under simultaneous excitation at 980 nm and 1550nm, and suggested detailed up-conversion mechanisms.

리스크 기반의 위성 제품보증 및 테일러링 분석

송수아,장영근 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회지 Vol.12 No.5

Space agencies such as NASA, ESA, and the US military provide guidelines and standards for PA(product assurance) requirements and plans. In recent years, major satellite manufacturers around the world have been mitigating PA requirements and processes by tailoring. PA tailoring has been implemented to improve the cost and schedule efficiency. PA tailoring can be accomplished based on various factors such as mission, classification of mission risk, complexity, development cost, life cycle, etc. In this study, PA tasks according to the mission risk classification proposed by NASA are investigated, and the tailoring method is suggested for the optimization of the development cost and schedule. In particular, the classification of mission risk for the satellites under development or operation in Korea is performed, and PA characteristics in accordance with mission risk are analyzed. 미 항공우주국(NASA), 유럽우주기구(ESA) 등의 우주기관 및 미국 군에서는 제품보증 수행에 대한 요구조건 및 계획 등에 대한 가이드라인 또는 표준서를 제시하고 있다. 최근 들어, 세계의 주요 위성제작사는 테일러링(tailoring)을 통해 과도한 제품보증 요구조건 및 프로세스를 완화하고 있다. 비용 및 일정의 효율성을 증진시키기 위한 테일러링을 수행한다는 의미이다. 제품보증 테일러링은 임무, 임무 리스크의 유형, 복잡도, 개발비용 및 수명주기 등의 다양한 인자를 기준으로 수행될 수 있다. 본 연구에서는 NASA에서 제안된 임무 리스크(mission risk) 분류에 따른 제품보증 업무를 조사하고, 개발비용 및 일정의 최적화를 위한 테일러링 방안을 제시한다. 특히, 국내에서 개발하여 운용 중이거나 개발 중인 위성에 대한 임무 리스크 유형을 정의하고 이들에 대한 제품보증 특성을 비교 분석한다.

Tm³+과 Nd³+ 이온이 도핑된 유리세라믹의 형광특성과 에너지 전달

송수아,김동선,이진호,임기수,장민호,조용훈 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.5

We synthesized oxyfluoride glass-ceramics containing CaF₂nanocrystals doped with Tm³+ and Nd³+ ions and conducted a spectroscopic investigation of the energy transfer between doped ions. The emission intensity was improved in the glass ceramics due to the CaF₂ nanocrystals. Energy transfers between Tm³+ ions and from Tm³+ to Nd³+ ions were investigated by exciting Tm³+-doped and Tm³+/Nd³+-codoped glass ceramics at 470 nm and by using excitation spectra and time-resolved photoluminescence of Tm$^{\mathrm{3+}}$ ions at 650 nm and Nd³+ ions at 670 nm. We also confirmed the energy transfer from the ^{3}H_{4} level of Tm^{3+} ions to the ^{4}F_{5/2} level of Nd³+ ions in the emission spectrum. 산소불화 유리에 Tm³+이온과 Nd³+이온을 도핑하고 적절한 열처리를 통해 CaF³+ 결정이 내부에 형성된 유리세라믹을 제조하고 도핑이온들의 에너지 전달과정을 분광분석을 통해 조사하였다 CaF³+ 나노 결정으로 인해 형광효율이 현저하게 향상하였다 470 nm 에서 여기하여 Tm³+이온과 Tm이온간의 에너지 전달과 Tm³+이온으로부터 Nd³+이온으로의 에너지 전달을 650 nm에서의 Tm^{3+} 이온 형광과670 nm 에서의 Nd³+이온의 형광의 여기 스펙트럼과 시분해 형광스펙트럼 분석을 통해 연구하였다 또한 형광스펙트럼 분석을 통해 Tm이온의 ^{3}H_{4} 준위로부터 Nd³+이온의 ^{4}F_{5/2}준위로의 에너지전달의 존재를 확인하였다.

위성 우주인증 테일러링을 위한 해외 시험표준서 분석

송수아,장영근 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회지 Vol.12 No.4

The space qualification has to be conducted by a high level of screening to ensure the design margin of devices, materials, manufacturing processes, units, modules, and subsystem or system. The space qualification according to traditional test standards proposed by US military, NASA and ESA involve high cost and tight schedule due to their conservative requirements. It is necessary to develop a space qualification guideline that is cost-efficient and schedule-optimized for the development of domestic satellites. In this study, as a basic research to develop the space qualification guideline, the articles related to space qualification in test standards document released from military and space agency have been investigated. We are planning to utilize the results as a basic database for establishing the independent tailored space qualification guideline. 일반적으로 우주인증은 높은 수준의 스크리닝을 수행하여 소자, 재료 및 제작공정, 부품, 서브시스템또는 시스템 설계에 대한 마진을 확인한다. 기존의 미국 군, 미 항공우주국(NASA) 그리고 유럽우주기구(ESA) 시험표준서의 우주인증은 보수적 요구조건에 기인해 일정과 비용 측면에서 과도한 경우가 많다. 따라서 국내위성 개발을 위해 독자적인 비용 및 일정 최적화된 우주인증지침서가 필요하다. 본 논문에서는 이러한 우주인증 가이드라인 개발을 위한 기초 연구로서 해외 군 및 우주기구 시험표준서의 우주인증 항목을 비교 분석하였다. 이를 통해 테일러링(tailoring)된 독자적 우주인증 가이드라인을 구축하기위한 데이터베이스로 사용하고자 한다.

3U 큐브위성 표준 플랫폼의 개발

송수아,이수연,김홍래,장영근 항공우주시스템공학회 2017 항공우주시스템공학회지 Vol.11 No.5

This study proposes development of 3U CubeSat standard platform whose function and performance are verified via KAUSAT-5 development. 3U CubeSat platform specification was selected for the design of 3U Cubesat standard platform by examining existing CubeSat and state-of-art technology, and consequently a universally usable 3U CubeSat platform was designed. Standard platform was manufactured in 1.5U size and developed with a modular concept to be able to add and expand payloads and ADCS actuators for meeting the user’s needs. In addition, in case of the power system, the solar panel, the battery, and the deployment mechanism are designed to be configured by the user. In the mechanical system design of a standard platform, subsystem and micro equipment functions/performance could be integrated and miniaturized on micro-sized PCBs and maximized electrical capability to accommodate multiple payloads. In the development of the 3U CubeSat, the satellite platform adopts the developed standard platform, which can reduce the cost and schedule for the whole satellite development by reducing the additional function verification. 본 연구에서는 3U 큐브위성의 표준 플랫폼을 개발하였으며, 개발된 표준 플랫폼을 3U 큐브위성인 한누리 5호에 적용함으로써 기능 및 성능을 검증하였다. 표준 플랫폼의 설계를 위해 기존 큐브위성 및 최신기술을 조사하여 3U 큐브위성 플랫폼 규격을 선정하였으며, 범용적으로 사용이 가능하도록 설계하였다. 표준 플랫폼은 1.5U 크기로 설계 및 제작되었고, 모듈러 개념으로 개발되어 사용자의 요구임무에맞게 탑재체와 자세제어 구동기 등을 추가 및 확장시킬 수 있다. 또한 전력계의 경우 태양전지판, 배터리 및 전개 메커니즘을 사용자가 직접 구성하도록 설계하였다. 기계시스템 설계에서는 초소형 부품 및서브시스템 기능/성능을 초소형 PCB에 집적 및 소형화하도록 하고, 다양한 탑재체를 수용할 수 있도록플랫폼의 공간 활용률을 극대화하였다. 3U 큐브위성 개발 시, 위성 플랫폼은 개발된 표준 플랫폼을 채택하여 추가적인 기능 검증 등을 줄여 전체 위성개발에 대한 비용 및 일정을 단축시킬 수 있다.

태양돛 시험용 큐브위성 전개장치의 동향 및 설계

송수아,한창구,최연준,구소연,김승균,노진호,석진영 한국항공우주학회 2014 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.4

태양돛은 연료나 다른 추진체의 공급 없이 오로지 태양 복사압의 편향에 의해 추진력을 얻기 위해 사용된다. CNUSAIL-1은 태양돛을 시험하기 위한 3U 크기의 큐브위성이며, 주 임무는 저궤도에서 태양돛을 전개하여 이에 따른 궤도와 자세에 대한 영향을 분석하는 것으로 사각형의 태양돛, 전개장치를 설계하였다. 본 논문에서는 태양돛의 전개장치의 종류와 현재 개발 중인 큐브위성의 태양돛 전개장치에 대한 국내/외 동향을 소개하고 충남대학교 항공우주공학과에서 개발 중인 CNUSAIL-1의 전개장치의 설계와 시험에 대해 소개하고자 한다. A solar sail is used to propel a spacecraft by solar radiation pressure without any chemical propellant. CNUSAIL-1 project aims to develop and operate a 3U-sized cube satellite with solar sail mechanism. The primary mission is to successfully deploy the solar sail in low Earth orbit and to acquire the scientific data for its effect on the satellite orbit and attitude. The CNUSAIL-1 is designed with a square-shaped solar sail, four booms and a deployer for this mission. This paper describes conceptual deployment system designs of the CNUSAIL-1 and introduces technology trend of solar sail deployment system.

CNUSAIL-1 큐브위성의 태양돛 개발 및 성능시험

송수아(Su-A Song),김승균(Seungkeun Kim),석진영(Jinyoung Suk),노진호(Jin-Ho Roh) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.3

CNUSAIL-1은 4m² 크기의 태양돛을 탑재한 3U 크기의 큐브위성이며, 주 임무는 지구저궤도에서 태양돛을 성공적으로 전개하고 태양돛을 이용해 Drag Sail을 실현하는 것이다. 또한, 이에 따른 자세와 궤도에 대한 영향을 확인하는 임무를 수행한다. 본 논문에서는 CNUSAIL-1의 태양돛에 사용되는 박막과 붐의 재질과 물성치에 관련된 실험을 수행하며, 이를 통해 태양돛 박막의 반사율/투과율 요구도를 확인하고, 박막과 붐의 인장강도를 측정함으로서 지구 저궤도 환경에서의 돛 전개 시 발생가능 응력에 대한 안전성을 확인한다. 또한, 태양돛의 전개장치를 개발·제작하여 우주환경을 모사한 지상시험을 수행함으로서 태양돛 전개의 가능성을 검증하였으며, 태양돛의 탑재와 접기 방법에 따라 비교 전개하는 실험을 통하여 접기방법을 결정하고, Spiral spring 두께에 따른 전개실험과 각속도시험을 수행하여 실제 전개 시에 생길 수 있는 위성체에 대한 영향성 등을 살펴보았다. CNUSAIL-1 is a 3U-sized cube satellite with 4m² small solar sail which is currently being developed at the Chungnam National University. The primary purpose of the CNUSAIL-1 is successful sail deployment in LEO and its operation for investigating its effect on satellite orbit and attitude as well as performing de-orbiting using the sail membranes as drag sail at the final phase. The system design and mechanism of solar sail deployment is introduced, and optical and tensile tests are carried out for the material of membranes and booms for its safety and performance verification. The ground test is carried out to verify its performance for sail deployment and satellite through comparison between folding methods by determining its folding patterns, thickness of spiral spring and angular velocity measurement in a low-friction environment.

KAUSAT-5 개발을 통한 3U 큐브위성 표준 플랫폼의 개발 및 검증

송수아(Sua Song),이수연(Soo-Yeon Lee),장영근(Young-Keun Chang) 한국항공우주학회 2017 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2017 No.4

TCT 탐지임무를 위한 소형 SAR 군집위성의 성능지수 분석

송수아(Sua Song),홍승완(Seong-Wan Hong),박혁(Hyuk Park),송진영(Jin-Young Song),장영근(Young Keun Chang) 항공우주시스템공학회 2018 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2018 No.4