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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.
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.
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.
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.
차세대 중형위성용 2축 짐벌식 X-밴드 안테나의 열설계 및 궤도 열해석
채봉건(Bong-Geon Chae),유창목(Chang-Mok You),장수영(Su-Young Chang),강은수(Eun-Su Kang),오현웅(Hyun-Ung Oh) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.4
차세대 중형위성에 탑재되는 2축 짐벌형 X-밴드 안테나는 대용량 영상정보 송신 안테나로, 위성의 자세와 궤도 운동과 무관하게 자세 및 안테나 지향각에 따라 방위각 축과 고각축이 동시에 회전 구동하여 지상안테나를 지향하게 된다. 상기 안테나는 위성체 외부에 극심한 온도차를 보이는 궤도 열환경에 노출되며, 안테나 및 주요 구성품이 허용온도 범위 내를 유지할 수 있도록 열설계를 해야 한다. 본 논문에서는 2축 짐벌형 X-밴드 안테나의 열설계 유효성을 해석적으로 요구조건을 만족함을 확인하였으며, 시스템 열진공 시험 조건해석 및 궤도 운용조건에서의 열해석을 수행하여 히터 용량 및 듀티 사이클을 도출하였다. 아울러, 상기 안테나의 핵심 주요 구성품에 대한 허용온도 요구조건 충족 여부를 확인하였다. A two-axis gimbal-type X-band antenna for CAS(Compact Advanced Satellite) transmits large amount of image data to ground station regardless of satellite attitude and orbital motion. This antenna mounted on the external surface of the satellite is directly exposed to the extreme space with thermal environment during the orbital operation. Therefore, a proper thermal design is needed to maintain the antenna itself as well as other main components within allowable temperature range. In this study, the thermal design effectiveness of two-axis gimbal X-band antenna was verified through the thermal analysis. In addition, required power and duty cycle of heater were estimated through the thermal analysis under conditions of system level thermal vacuum test and on-orbit thermal environment. The thermal analysis results indicated that all the main components of X-band antenna satisfy the allowable temperature requirement.