가변 감쇠를 이용한 충격제어기법의 성능분석

오현웅,Oh, Hyun-Ung 항공우주시스템공학회 2013 항공우주시스템공학회지 Vol.7 No.1

Launch vehicles cause several shock events during their lift-off. The excessive shock loads in the several thousands of g's level can results in permanent damage to electronics, optics and other sensitive payload components. The shock can be attenuated by mounting a shock absorber. In this paper, we proposed a semi-active control logic to attenuate the shock so that the input acceleration to main instruments does not exceed the allowable maximum acceleration value. For the performance investigation, two elements model of variable damping and spring stiffness has been used and the analysis results indicate that the proposed semi-active control logic attenuates shock level better than an optimal passive and conventional semi-active on-off control system.

큐브위성용 힌지 구동형 분리너트식 구속분리장치의 실험적 성능검증

오현웅(Hyun-Ung Oh),이명재(Myeong-Jae Lee) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.6

전개형 우주 구조물의 구속 및 분리를 위해 일반적으로 적용되는 폭발식 분리장치의 경우, 극초소형 위성으로 분류되는 큐브위성에는 적용불가가 설계요구조건으로 규정되어있다. 큐브위성의 제한된 장착 공간과 이로 인한 저충격 요구조건, 저가의 개발비 등의 요구조건으로부터 일반적으로 적용이 용이한 나일론선 열선절단방식이 적용되고 있다. 하지만 나일론선 적용에 따른 낮은 체결력과 복수 구조물의 구속/분리를 위해 복수의 체결부와 열선을 필요로 하는 등 시스템 복잡화 및 신뢰도 저하의 문제점이 존재한다. 본 연구에서는 상기의 문제점 해결을 위해 힌지 구동형 분리너트를 적용한 구속분리장치를 제안하였으며, 인증시험 온도범위에서의 분리장치 동작 기능시험, 정하중 시험, 충격레벨 측정시험을 통해 설계의 유효성을 입증하였다. Pyrotechnic devices are widely used for space appendages. However, a cube satellite requirements do not permit the use of explosive pyrotechnic device. A nichrome burn wire release has typically been used for holding and release of deployable appendages of the cube satellite due to its simplicity and low cost. However, relatively low mechanical constraint force and system complexity for application of multi-deployable systems are disadvantages of the conventional mechanism. To overcome these drawbacks, we developed a hinge driving segmented nut type holding and release mechanism based on the nichrome burn wire release. The functional performance of the mechanism has been verified through release function test, static load test and shock level measurement test.

수동형 자세제어 안정화 방식을 적용한 큐브위성의 열적 특성분석

오현웅(Hyun-Ung Oh),박태용(Tae-Yong Park) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.5

히스테리시스 댐퍼를 조합한 영구자석과 중력붐을 적용한 수동형 자세제어 안정화 방식은 시스템의 단순화가 가능하여 임무목적에 따라 큐브위성의 자세제어에 용이하게 적용되고 있다. 상기의 자세제어 안정화 방식을 적용한 경우, 큐브위성의 자세 프로파일은 상이하며, 본 논문에서는 각각의 자세제어 방식 적용에 따른 큐브위성의 열적 특성을 궤도열해석을 통해 분석하였다. 또한, 통신용 안테나 장착 등의 목적으로 태양전지셀이 장착되지 않는 판넬 표면의 상이한 열코팅 적용에 따른 큐브위성의 열적 영향을 분석하였다. Passive attitude stabilization methods using the permanent magnet combined with hysteresis damper and the gravity gradient boom have been widely used for the attitude determination and control of cube satellite, due to its advantage of system simplicity. In this paper, on-orbit thermal characteristics of the cube satellite considering the attitude profiles obtained from the above passive attitude stabilization methods have been investigated through on-orbit thermal analysis. In addition, the effectiveness of the various thermal coatings on the panel for the communication antenna installation has been verified.

작동유체 질량을 고려한 유연우주트러스구조물 제진용 반능동 댐퍼의 성능분석

오현웅(Hyun-Ung Oh),최영준(Young-Jun Choi),이경민(Kyong-Min Lee) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.5

수동형 진동제어 방식과 같이 시스템이 안정되며, 수동형에 비해 높은 제진 효과가 기대되는 반능동 진동제어 방식은 시스템의 안정화가 요구되는 우주구조물의 제진방법에 유효한 진동제어 방식중 하나이다. 본 논문에서는 유연우주트러스구조물의 진동제어를 위해 고안된 반능동 댐퍼내 작동유체의 질량을 모델링에 고려했을 경우의 제진특성을 분석하였고 댐퍼내 작동유체의 점성이 부족감쇠를 유지 할 경우, 작동유체 질량 적용에 따른 반능동 댐퍼의 제진효과를 확인하였으며 이를 토대로 반능동 댐퍼의 성능향상을 위한 설계방법을 제시하였다. Semi-active vibration control is one of the attractive control methods for space application due to its robustness as passive damping system and much higher damping performance than passive system. In this paper, performance investigation of semi-active damper considering a mass modeling of functional fluid inside of the damper has been performed. Numerical investigation results confirmed that the damper model considering the fluid mass is effective for vibration suppression performance at a relatively low viscosity range of functional fluid. Based on the analysis results, design method to enhance the performance of semi-active damper has been proposed.

Chattering에 의한 위성 탑재체 지향성능저하 최소화를 위한 반능동제어기법 성능분석

오현웅(Hyun-Ung Oh),최영준(Young-Jun Choi) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.9

수동형 진동제어 방식과 같이 시스템이 안정되며, 수동형에 비해 높은 제진 효과가 기대되는 반능동 진동제어 방식은 시스템의 안정화가 요구되는 우주구조물의 제진방법에 유효한 진동제어 방식중 하나이다. On-Off 제어방식에 근거한 반능동 제어는 On-Off 스위칭 시에 전달력의 불연속성으로 인한 chattering을 발생시킬 수 있으며, 이는 탑재체 구조물의 고유진동수와의 커플링으로 인하여 지향성능을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 chattering 영향 최소화를 통한 지향성능향상을 목적으로 LQ(Linear Quadratic)이론에 기반한 가변 감쇠형 반능동 제어기법을 제안하였다. 시뮬레이션 결과는 본 논문에서 제안한 반능동 제어기법은 기존의 skyhook와 LQ를 기반으로 하는 Bang-Bang 반능동 제어기법과 비교하여 높은 진동절연 성능을 나타내고 있다. Semi-active vibration control is one of the attractive control methods for space application due to its robustness as passive damping system and much higher damping performance than passive system. However, a chattering induced by the sudden variation of damping force at the time of On-Off switching of semi-active control device degrades pointing performance of the on-board payload. In this paper, to enhance the pointing performance of the on-board payload, we proposed a semi-active vibration isolation with a strategy for attenuating chattering effect. Numerical simulation results using simplified analysis model indicated that the proposed semi-active control strategy produced much better isolation performance than the conventional Bang-Bang control semi-active control laws derived from skyhook and LQ theories.

영상센서의 비균일 출력특성 교정용 흑체의 열설계 및 궤도 열해석

오현웅(Hyun-Ung Oh),신소민(Somin Shin),홍주성(Ju-Sung Hong),이민규(Min-Kyu Lee) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.10

탑재 교정용 흑체는 우주용 영상센서의 시간경과 및 재 구동에 따른 센서의 특성변화 교정을 통한 영상품질향상을 위해 적용된다. 본 논문에서 제안한 영상센서의 비균일 특성 교정을 위한 흑체 열설계는 저온에서 고온에 이르는 흑체의 온도정보 제공을 위한 흑체 가열용 히터, 흑체 가열 후 잔열 수송 및 심해우주로의 열 방출을 위한 히트파이프와 방열판 그리고 비교정염무 수행동안 흑체가 특정온도를 유지하며 원하는 시점에서 언제든지 교정임무 수행이 가능하도록 하는 방열판용 히터로 구성된다. 흑체 열설계에 대한 타당성을 궤도 열해석을 통해 입증하였다. On-board black body is used for radiation temperature calibration of spacebome radiometers and imaging systems. The thermal design of black body proposed in this study is basically composed of heaters to heat-up the black body from low to high temperature during the calibration, heat pipe to transfer residual heat on the black body just after calibration to radiator on the S/C and heaters on the radiator to keep the certain temperature range of the black body during non-calibration. In the present work, the effectiveness of thermal design of on-board black body has been investigated by on-orbit thermal analysis.

열선절단방식 구속분리장치를 적용한 큐브위성의 구조설계

오현웅(Hyun-Ung Oh),권성철(Sung-Cheol Kwon) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.9

큐브위성에서는 일반적으로 열선 작동 시 나일론선의 절단과 함께 구속을 해제하는 메커니즘을 적용하고 있다. 이를 적용할 경우 메커니즘은 단순하여 적용이 용이하나 다수의 구조물의 구속 및 분리를 위해 다수의 열선을 적용해야 하는 등 시스템의 복잡화가 불가피하며, 나일론선의 체결력이 상대적으로 취약하여 작용하중이 큰 구조물의 구속을 통한 구조건전성 확보에 취약한 단점을 갖는다. 본 연구에서는 상기의 단점을 극복하기 위한 큐브위성용 구속분리장치와 이를 적용하여 복수구조물의 동시 구속 및 분리가 가능한 큐브위성의 구조설계를 제안하였다. 분리장치 실험실 모델의 동작시험을 통해 분리장치의 기능성을 검증하였으며, 주요 분리 대상체인 상부 및 하부 주구조체가 분리장치에 의해 동시 구속된 상태의 큐브위성의 구조해석을 통해 구조설계의 유효성을 입증하였다. Nylon wire cutting method by nichrome wire is generally applicable for cube satellite applications due to its advantages of simplicity. However, the system complexity is not avoidable to apply it on the cube satellite with multi-deployable structures. A lower constraint force of the mechanism is also one of the disadvantages of the mechanism. In this study, we proposed a preliminary structure design of cube satellite with the separation mechanism which is applicable for holding and release of the multi-deployable structures. The effectiveness of the mechanism design was verified through function test of EM mechanism. The structure analysis results showed that the structure design proposed in this study is feasible.

위성 탑재체 지향성능 향상을 위한 가변댐핑 반수동 진동제어에 관한 연구

오현웅(Hyun-Ung OH) 한국항공우주학회 2007 韓國航空宇宙學會誌 Vol.35 No.6

위성 탑재체의 지향성능을 향상시키지 위하여 반수동 진동제어법을 제안하고, 시뮬레이션에 의해 진동절연 효과를 검증하였다. 본 논문에서 제안한 반수동 진동제어법은 고주파수 영역에서의 저댐핑 수동제어와, 구조물의 공진을 포함하는 저주파수 영역에서의 고댐핑 수동제어가 갖는 진동절연 효과를 동시에 만족시키기 위해 고안되었다. 시뮬레이션 결과는 반수동 진동제어법의 상기의 효과를 구현하는데 있어 효과적임을 나타낸다. A semi-passive vibration isolation control method for enhancing pointing performance of on-board payload has been derived, and its effectiveness has been evaluated through numerical simulation. The semi-passive control law proposed in this study was derived so as to obtain the same performance as a high passive damping at low frequencies and obtain the same performance as a passive low damping at high frequencies. In the numerical simulation, the intended vibration isolation performance of the semi-passive control law has been obtained.

큐브위성 적용을 위한 분리너트형 비폭발식 구속분리장치 인증모델의 성능검증

오현웅(Hyun-Ung Oh),이명재(Myeong-Jae Lee) 한국항공우주학회 2013 韓國航空宇宙學會誌 Vol.41 No.10

극초소형 위성으로 분류되는 큐브위성의 경우, 1U를 기준으로 10㎝×10㎝×10㎝의 크기, 1㎏ 이하의 중량제한을 비롯해 폭발식 구속분리장치의 적용이 불가한 설계요구조건으로 인하여 열선 작동시 나일론선의 절단과 함께 구속을 해제하는 구속분리 방식이 일반적으로 적용되고 있으나 낮은 체결력과 다수 구조물의 구속 시 다수의 열선 적용을 필요로 하는 등 시스템 복잡화의 단점이 존재한다. 본 논문에서는 기존의 큐브위성에 적용되는 열선 절단방식의 단점을 극복하기 위하여 열선절단방식을 적용한 분리너트형 비폭발식 구속분리장치를 고안하였으며, 인증모델의 기능시험, 정하중시험 및 충격시험을 통해 설계유효성을 입증하였다. Heating wire cutting type separation mechanism has been widely used for cube satellite applications due to its design constraints such as small size of 10㎝×10㎝×10㎝ and light weight of less than 1㎏. In addition, usage of pyro technic device is not allowed for cube satellite application. The conventional methods have some disadvantages of relatively small mechanical constraint force and the system complexity for the multi-deployable systems. In this paper, a separation nut type non-explosive separation mechanism has been proposed and investigated. The effectiveness of the design has been verified through the qualification tests of the mechanism.

고해상도 위성용 2축 김벌형 안테나의 미소진동저감에 관한 연구

오현웅(Hyun-Ung OH),권성철(Seong-Cheol Kwon) 한국소음진동공학회 2017 한국소음진동공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.10