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고온 안정성을 가지는 고에너지밀도 NaS전지 개발 동향
송다인(Da-in Song),김세일(Se-il Kim),김대호(Dae-ho Kim) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.7
국방 분야에서 필요한 이차전지 기술을 식별하기 위해서 분야별 국방전략기술을 분석하고, 이차전지 관련 핵심기술 연구 현황을 조사하였다. 다양한 핵심기술 중 대전력 전원 기술에 대해 연구하였다. 대전력 전원 기술은 미래지향적인 미래형 첨단 기술 분야 핵심기술로 레이저, 레일건 등 지향성 에너지무기에 적용할 수 있는 기술이다. 고온 안정성이 요구되며 대전력 전원으로 활용할 수 있도록 고에너지밀도를 가지고 있어야 한다. 고온에서 안정하며, 자기방전이 없고, 높은 이론에너지밀도를 가지는 NaS전지가 가장 적절하다고 제시하였다. 제시된 이차전지의 타당성 확인을 위해 NaS전지 동향에 대해 조사하였다. NaS전지는 양극으로 부도체인 S를 사용한다. S전극 제조 시 도전성을 확보할 수 있는 도전재가 추가되어야 한다. C펠트, C/SiO2펠트를 활용하여 우수한 도전성을 가지는 S펠트 전극을 제조하는 연구가 있다. 신재생에너지분야 보급 확대를 위해 NaS전지를 도입하는 연구도 진행되고 있으며, NaS전지의 활용성 및 휴대성 증가시킬 수 있도록 평판형으로 설계하는 연구도 있다. 첨단 신기술을 적용한 미래 무기체계 소요 확대로 차세대 군용 에너지원에 대한 개발 요구가 증대되고 있다. 기존 리튬이차전지에 비해 에너지밀도가 높고 고온 환경에서 운용 가능한 NaS전지에 대한 연구가 필요하다. 민간 분야 기술 성장과 함께 국방 분야에서도 활용될 수 있도록 NaS전지 연구가 추진되어야 한다. 국방 분야에서 NaS전지가 활용되면 지향성 에너지 무기체계 등 대용량 에너지원을 요구하는 체계에 적용되어 성능 향상에 큰 기여를 할 것이다. In order to identify secondary battery technologies required in defense applications, strategic defense technologies were analyzed, and the current status of research on critical technologies related to secondary batteries was investigated. Among the various critical technologies, high-power electric power technology was studied. High-power electric power technology is critical for future applications and could be applied to directed-energy weapons (DEWs), such as lasers and rail guns. High-temperature stability and high energy density are required for use as a high-power electric power source. NaS batteries are stable at high temperature, have no self-discharge, and have a high theoretical energy density, so they are proposed as the most suitable candidate. NaS battery trends were investigated to verify the validity of the proposed secondary battery. NaS batteries use S, an insulator, as the cathode. When manufacturing the S electrode, a conductive material that can secure conductivity must be added. A previous study was done on manufacturing S felt electrodes and obtained excellent conductivity by using C felt and C/SiO2 felt. In order to expand the supply of renewable energy, research on introducing NaS batteries is being conducted, and there is also research on designing NaS batteries as flat plates to increase their usability and portability. Demand for development of next-generation military energy sources is increasing due to the expansion of future weapon systems using advanced new technologies. Research is required on NaS batteries that have higher energy density and are more operational in high-temperature environments compared with existing lithium secondary batteries. NaS battery research should be promoted so that the batteries can be used in defense applications along with the growth of technology in civilian applications. If NaS batteries are used in defense applications, they could be applied to systems that require large-capacity energy sources, such as DEW systems, which will greatly contribute to the improvement of performance.
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차세대중형위성 적용가능성 검토를 위한 X-band 안테나의 미소진동 저감용 초탄성 SMA 기어의 특성 측정
전영현(Young-Hyeon Jeon),백현규(Hyeon-Gyu Back),송다일(Da-Il Song),강은수(Eun-Su Kang),오현웅(Hyun-Ung Oh) 한국항공우주학회 2017 韓國航空宇宙學會誌 Vol.45 No.9
관측위성에 탑재되는 2축 짐벌식 X-band 안테나는 위성의 자세 및 궤도 운동과는 무관하게 지상국을 지향하여 광학 탑재체로부터 획득한 대용량의 영상정보를 지상으로 송신하는 임무를 수행한다. 하지만, 상기 X-band 안테나는 지상 안테나로 지향을 위한 모터 구동시 미소진동을 유발하며, 이와 같은 미소진동은 고해상도 관측위성의 영상품질을 저하시키는 주된 요인으로 작용한다. 따라서 관측위성의 임무수행동안 목적하는 영상정보 획득을 위하여, 안테나의 모터 구동에 따라 수반되는 미소진동 절연이 요구된다. 본 논문에서는 상기 안테나의 미소진동 문제를 극복하기 위해 2축 짐벌식 X-band 안테나의 방위각 단에 장착되는 초탄성 SMA 블레이드 기어를 제안하였다. 본 논문에서 제안한 SMA 블레이드 기어의 차세대중형위성 X-bnad 안테나 적용 가능성 검토를 위해 회전방향 정하중시험을 통해 기본특성을 확인하였으며, 가속수명시험 및 온도특성시험을 수행하였다. 또한 미소진동측정시험을 수행하여 상기 SMA 기어의 미소진동 절연성능 및 기어의 설계 유효성을 입증하였다. A two-axis gimbal-type X-band antenna mounted on an observation satellite can efficiently transmit high-capacity image data to a ground station regardless of both the satellite position and the orbital motion. However, this X-band antenna induces unnecessary micro-jitter which can degrade the image quality of the high-resolution observation satellite. Therefore, to achieve the high-resolution image quality from the observation satellite, micro-jitters have been required to be isolated. In this study, to resolve aforementioned drawback. we proposed blade gear using a shape memory alloy(SMA) applied to azimuth stage of X-band antenna. To investigate the rotational basic characteristics of the proposed SMA blade gear, we performed rotational static loading test. Futhermore, to evaluate the cycle to failure of the gear, accelerated life test was conducted. The temperature test was conducted to confirm rotational basic characteristics at various temperature conditions. To verify the isolation performance for micro-jitter, we performed micro-jitter measurement test.
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