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나일론선 절단 방식에 기반한 Pin-puller형 큐브위성용 태양전지판 구속분리장치의 기능검증
고지성,손민영,오현웅 항공우주시스템공학회 2021 항공우주시스템공학회지 Vol.15 No.5
In general, a non-explosive nylon wire cutting-based holding and release mechanism has been used to store and deploy deployable solar panels of CubeSat. However, with this method, accessing the solar panel's access port for charging the cube satellite's battery and electrical inspection and testing of the PCB and payloads while the solar panel is in storage is difficult. Additionally, the mechanism must have a reliable release function in an in-orbit environment, and reusability for stow and deploy of the solar panel, which is a hassle for the operator and difficult to maintain a consistent nylon wire fastening process. In this study, we proposed a pin-puller-based solar panel holding and release mechanism that can easily deploy a solar panel without cutting nylon wires by separating constraining pins. The proposed mechanism's release function and performance were verified through a solar panel deployment test and a maximum separation load measurement test. Through this, we also verified the design feasibility and effectiveness of the pin-puller-based separation device. 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 나일론선 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.
인공위성의 고효율 열제어 구현을 위한 액체금속형 가변 전도율 방열판에 관한 연구
박귀중,고지성,오현웅 항공우주시스템공학회 2019 항공우주시스템공학회지 Vol.13 No.2
The observation satellites which uses high heat-dissipating equipment such as synthetic aperture radar (SAR) satellites require a radiator to transmit heat from the equipment into outer space. However, during cold conditions it requires a heater to maintain the temperature of equipment within the allowable minimum limit when it is not in operation. In this study, we proposed a variable conductivity radiator that changes its thermal conductivity value through movement of the liquid metal between two reservoirs based on the temperature condition. This reduces the power consumption of the heater by limiting heat transfer path to the radiator in cold condition, while effectively transferring heat to the radiator during hot condition. The feasibility of the proposed radiator was validated through comparison of the thermal control performance with the conventional fixed conductivity radiator via a thermal analysis. SAR(Synthetic Aperture Radar) 관측위성과 같이 고 발열 임무장비가 다수 적용되는 경우 전장품의 발열을 효과적으로 우주공간으로 방출하기 위한 방열판의 적용이 요구된다. 그러나 위성의 식 구간에서 임무장비의 비작동 시, 방열판을 통해 지속적인 방열이 이루어짐에 따라 장비의 최소허용 온도유지를 위한 히터 적용이 불가피하게 된다. 본 연구에서는 기존 방열판에 비해 보다 효율적인 열제어를 위하여 높은 전도율의 액체금속을 이용한 우주용 가변 전도율 방열판을 제안하였다. 제안된 방열판은 탑재장비의 온도조건에 따라 두 개의 저장소 사이에서 기계식 펌프로 액체금속을 이동함으로서 열전도 특성을 가변하는 원리이다. 따라서 저온 조건에서는 방열판으로의 열전도를 차단하여 임무장비에 대한 히터 전력소모를 최소화하고, 반대로 고온 조건에서는 기존 방열판과 같이 효과적인 방열이 가능하도록 한다. 본 연구에서는 제안한 가변 전도율 방열판의 실현 가능성 입증을 위한 열해석을 실시하여 기존의 전도율이 고정된 방열판과 열적 성능을 비교 분석하였다.
나일론선 절단방식 6U 큐브위성용 태양전지판 구속분리장치의 기능검증
박연혁(Yeon-Hyeok Park),고지성(Ji-Seong Go),채봉건(Bong-Geon Chae),이성호(Seong-Ho Lee),오현웅(Hyun-Ung Oh) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.10
종래의 큐브위성용 나일론선 절단방식 태양전지판 구속분리장치는 단순히 패널 평면상에 나일론선을 체결함에 따른 취약한 구속력으로 인해 태양전지판 면적이 증가함에 따라 발사하중에 대한 구조 건전성 확보에 한계가 존재한다. 본 연구에서는 전술한 종래 분리장치의 한계점 극족을 위해 Ball & Socket 접속부가 반영된 별도의 타원형 브라켓을 적용하여 높은 구속력, 전개 및 평면 방향 동시구속 및 체결작업의 용이성 등의 장점을 갖는 6U 큐브위성용 태양전지판 구속분리장치를 제안하였다. 상기 구속분리장치의 설계 방향성 파악을 위해 큐브위성용 태양전지판 조림체에 대한 발사하중을 고려한 구조해석을 실시하였다. 또한, 상이한 온도조건에서의 나일론선 두께 및 체결횟수에 따른 기능시험을 수행하여 제안된 구속분리장치의 유효성을 검증하였다. Conventional nylon wire cutting-type holding and release mechanisms (HRMs) are limited to securely hold the solar panel launch environment as the size of the panel increases because the nylon wire is tightened directly on the surface of the solar panel. In this study, we proposed a nylon wire cutting-type HRM for 6U CubeSat’s solar panel applying elliptic-shaped bracket with a Ball & Socket interface. The proposed HRM has the advantage of higher holding capability along in-plane and out-of plane directions of solar panel and simplicity in tightening process of nylon wire. The design drivers of structural design of CubeSat’s solar panel with the proposed HRM were defined by structural analysis under launch loads. In addition, The design effectiveness of the proposed HRM was verified through the functional tests according to the thickness of nylon wire and the number of wore winding under various temperature conditions.