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Veritrek 소프트웨어를 활용한 그라파이트시트 기반 극저온 냉각기 열 제어 시스템 최적설계
채봉건(Bong-Geon Chae),김혜인(Hye-In Kim),오현웅(Hyun-Ung Oh) 항공우주시스템공학회 2024 항공우주시스템공학회지 Vol.18 No.2
초기 열설계 과정의 경우 복잡한 궤도 열 환경 조건에서 다양한 설계 변수에 따른 열적 영향성 판단을 해야 하므로, 열 설계/분석에 많은 시간이 소요된다. 따라서, 초기 설계 단계에서 시간을 효율적으로 단축시키기 위해서는 최적의 설계 변수 도출과 이에 따른 온도 예측이 신속히 이루어져야 한다. 상기문제점에 기인하여 차수축소모델을 활용한 최적 설계 전문 소프트웨어인 Veritrek이 2018년에 출시되었다. 본 논문에서는 Veritrek 소프트웨어를 활용하여 그라파이트시트 기반 냉각기 열 제어 시스템에 대해 차수축소모델 구축과 민감도 분석, 최적 설계 분석을 수행하여 냉각기의 허용온도를 만족할 수 있는 그라파이트시트의 적층 수, 방열판 면적 및 두께에 대한 최적설계 수치를 도출하였다. During the initial thermal design process, determining the thermal effect of various design variables in a complex orbital thermal environment is time-consuming. To save time in the initial design phase, it is necessary to quickly derive optimal design parameters and predict the temperature. To address these challenges, Veritrek, a software specialized in optimal design using a reduced-order model (ROM), was released in 2018. In this paper, we utilized the Veritrek software to build a reduced-order model, conduct sensitivity analysis, and perform optimal design analysis for a graphite sheetbased cryogenic cooler thermal control system. The goal was to determine the optimal design values for the number of graphite sheet layers, radiator area, and thickness that would meet the allowable temperature of the cryogenic cooler.
에너지 하베스팅 시스템을 적용한 자가발전 P.P.T CanSat 시스템 개발
채봉건(Bong-Geon Chae),김수현(Su-Hyeon Kim),김혜인(Hye-In Kim),오현웅(Hyun-Ung Oh) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.4
캔 위성은 음료수 캔 크기로 위성의 전반적인 시스템을 모사할 수 있어 교육프로그램 일환으로서 큰 각광을 받고 있으며, 국내에서는 2012년도부터 매년 캔 위성 경연대회가 개최되고 있다. 본 논문에서 제안된 캔 위성은 2015년도 국내 캔 위성 경연대회에 출전한 P.P.T CanSat으로 태양에너지 무선전송시스템 및 피에조, 풍력 에너지 하베스팅 시스템을 통해 생성된 전력으로 LED 점멸 및 MEMS기반의 센서 모듈을 자가 구동하는 것을 임무목표로 한다. 본 논문에서는 상기 캔 위성의 시스템 설계 및 주요 임무 탑재체 기능검증 시험, 비행시험, 실패원인 분석 및 재시험에 대해 기술하였다. CanSat has being attracted considerable attentions for the use as training purposes owing to its advantage that can implement overall system functions of typical commercial satellites within a small package like a beverage can. So-called P.P.T CanSat (Power Plant Trio Can Satellite), proposed in this study, is the name of a CanSat project which have participated in 2015 domestic CanSat competition. Its main objective is to self-power on a LED and a MEMS sensor module by using electrical energy harvested from solar, wind and piezo energy harvesting systems. This study describes the system design results, payload level function tests, flight test results and lessons learned from the flight tests.
MEMS 기반 흑체 시스템의 온도 균일도 및 추정 정확도의 수치 해석적 검토
채봉건(Bong-Geon Chae),김태규(Tae-Gyu Kim),이종광(Jong-Kwang Lee),강석주(Suk-joo Kang),오현웅(Hyun-Ung Oh) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.5
적외선 검출기와 같은 우주용 영상센서는 작동 유무 및 시간경과에 따라 센서의 응답 특성이 변하기 때문에 영상품질이 저하된다. 이러한 영상센서의 비균일 응답특성을 보정하기 위하여 궤도상에서 보정용 흑체시스템을 이용하여 주기적인 보정을 실시 할 수 있도록 해야 한다. 본 논문에서는 저온에서 고온에 이르는 다양한 기준온도에서의 높은 온도균일도 확보 및 흑체의 대표표면온도 추정이 용이하고, 초경량, 저전력, 고정밀도의 흑체 시스템을 구현하기 위해 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)기반의 흑체시스템을 제안하였으며, 열해석을 통해 성능을 입증하였다. Output Characteristics of the spaceborn image sensor such as infrared(IR) sensor are varied according to time elapses and sensor repetition on/off operation. As a result, the quality of IR sensor image is decreased. Therefore, spaceborne image sensor require a periodic calibration using a black body system by correcting a non-uniformity of the sensor. In this paper, we proposed a MEMS-based black body system that can implement the high temperature uniformity at various standard temperatures ranging from low to high temperature and easily estimate the representative surface temperature. In addition, it has advantages lightweight, low-power and high accuracy. The feasibility of the proposed MEMS-based black body system was verified through the thermal analysis.
상용 반이중 통신방식 UHF대역 송·수신겸용 안테나를 적용한 큐브위성의 통신시스템 구현
채봉건(Bong-Geon Chae),하헌우(Heon-Woo Ha),장수은(Su-eun Jang),오현웅(Hyun-Ung Oh) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.6
일반적으로 큐브위성에 적용되는 통신방식은 모노폴과 다이폴 안테나를 이용한 전이중 통신으로 UHF/VHF 두 대역을 이용하여 송·수신을 하는 방식이 적용되고 있으나, 장착공간의 제약을 받는 큐브위성에 적용할 경우, 안테나 구속 및 전개방식의 복잡화를 비롯해 안테나 장착만을 목적으로 하는 별도의 전용 판넬을 필요로 하는 등 탑재체 또는 태양전지탑재를 위한 공간 효율적 측면에서의 단점을 갖는다. 본 논문에서는 큐브위성의 태양전지장착 공간 활용 극대화를 목적으로 상용 반이중 통신방식 UHF대역 송·수신 겸용 안테나를 선정하여 큐브위성의 통신 시스템 설계를 수행하였으며, 안테나의 사양 및 위성 운용조건으로부터 상향링크 및 하향링크에 대한 링크버짓 분석을 통해 상기 통신방식의 유효성을 입증하였다. 또한, 통신 시스템의 주요 구성 요소인 안테나 전개를 위해 본 큐브위성에 적용된 안테나 분리방식에 대해 소개하였다. A UHF/VHF full-duplex communication using monopole and dipole antenna has been widely used for cube satellite applications. This kind of communication system requires a dedicated structure panel for antenna integration, which is the one of the disadvantages of the conventional communication system from the accommodation point of view considering the extremely limited volume of the cube satellite. In this study, to maximize the accommodation efficiency of the cube satellite, the commercial UHF half-duplex antenna combined with buck converter for communication modes transition has been considered in the communication system design. Its effectiveness has been verified through link budget analysis based on the antenna specifications and satellite’s operation conditions. In addition, the antenna deployment mechanism for the synchronous release of multi-antennas has also been introduced.
차세대 중형위성 전자광학 탑재체 카메라 제어기 전장품의 열적 안정성 평가
채봉건 ( Bong-geon Chae ),이용근 ( Yong-keun Lee ),강석주 ( Suk-joo Kang ),장수영 ( Su-young Jang ),오현웅 ( Hyun-ung Oh ) 조선대학교 공학기술연구원 2017 공학기술논문지 Vol.10 No.2
CCB (Camera Controller Box) is an electronic equipment to perform acquisition, processing and transmitting imaging data of electro-optical camera for CAS (Compact Advanced Satellite). The electronic equipment for satellite applications shall maintain its reliability in entire mission duration because the satellite is almost impossible to be repaired or recovered after launch. To guarantee a reliability of electronics during its mission life time, a junction temperature of EEE (Electric, Electronic and Electromechanical) parts is important design parameter and shall be secured within their allowable ranges. In addition, a heat flux density from the electronic equipment to the satellite shall be within its design requirement. In this study, we performed the thermal analysis of the CCB to assess its thermal stability with respect to the junction temperatures of each components as well as the heat flux density. The thermal analysis results indicated that a thermal design of CCB fully satisfies the required thermal stability.