[논문]통신해양기상위성 복사감응과 정지궤도 발사체 복사방출에 대한 EMC 해석

김의찬; 한조영; 이호형

통신해양기상위성 복사감응과 정지궤도 발사체 복사방출에 대한 EMC 해석
EMC Analysis between the COMS RS and the GEO Launch Vehicles RE 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.8 no.2, 2009년, pp.33 - 40

김의찬 (통해기 체계팀) , 한조영 (위성 열) , 이호형 (통신해양기상위성사업단)

초록
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본 논문에서 [1MHz-47MHz]의 주파수 범위에서의 통신해양기상위성과 정지궤도 발사체와의 예비적인 EMC 해석 과정을 기술한다. 정지궤도용 발사체 최대 복사 방출 한계치와 위성의 최대 복사 감응 한계치와 비교한다. 전자파 호환이 되지 않는 발사체로는 land launch와 소유즈가 있다. 만약에 이 발사체가 선정된다면 위성체 레벨에서 전자파 시험을 통하여 검증하여야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, the preliminary EMC analysis process between the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) and Geostationary Earth Orbit (GEO) launch vehicles in the frequency range [1MHz-47MHz] is described. The launch vehicle Radiated Emission (RE) specifications have been compared to COMS satellite Radiated Susceptibility (RS) limits. The COMS RS limits are the RS qualification levels of COMS units during launch. The negative margins appear between land launch or soyuz launch vehicle RE and COMS RS. Then, if the land launch or soyuz is chosen by the customer, The tests should be performed at satellite level in order to demonstrate the compatibility with respect to launch vehicles specifications.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 정지궤도급 발사체의 RE와 COMS RS의 수준을 분석하여, 서로간의 전자파적합성이 성립되는지 확인하였다. Arian Ⅴ, Sea launch, Atlas Ⅲ&Ⅴ, Delta Ⅳ, Proton M/Breze M, Soyuz, HⅡ-A, Angara의 RE와 COMS RS의 관점에서 전자파 적합성이 있는 것으로 증명되었고, Land launch, Soyuz의 RE와 COMS RS의 관점에서는 음의 여유도가 생겨 전자파 적합성이 부적절한 것으로 해석되었다.
최종적으로 발사체는 위성체에서 제공된 전자파 시험 자료를 통하여 상호간에 전자파 적합성이 성립하는지 검증하고 있다. 본 논문은 서로간의 전자파 적합성이 만족하는지 확인하기 위하여 정지궤도급 위성 발사체들의 RE 수준을 분석하고, 그 중에서 Arian Ⅴ와 Soyuz 발사체 RE와 정지궤도 위성인 통신해양기상위성의 RS를 근간으로 하여 예비적인 EMC 해석과정을 기술한다.
한편, 위성체 시스템 내부에 있어서도 전자파 간섭과 이에 대한 EMC를 만족해야 하는데 이것을 시스템 내부 EMC(intra-system)라고 한다. 위성체에서는 이들 두 가지의 EMC를 만족해야 하며, 본 논문에서는 발사체 시스템과 위성체 시스템간의 상호 간섭에 대한 EMC에 대하여 기술한다. 위성체가 발사체의 페어링 안에 탑재되어 발사대기 상태일때, 위성체는 발사장에서 발사체 및 발사장 주변을 제어하는 운용 장비에서 방출되는 전자파 및 발사장 기상상태를 관측하는 기상레이더의 전자파 잡음을 받는다.

가설 설정

0 m아래에서 측정한 결과이다²⁾. 실제로는 발사체의 전자파가 어댑터를 관통하여 위성에 도달하므로 감쇄효과가 있을 수 있으나, 해석과정에는 자유공간에서 거리에 의한 감쇄만 되는 최악조건으로 가정한다.

대상 데이터

해당 발사장에서 COMS가 운용될 정지궤도의 목표지점까지 운반하는 정지궤도급 발사체는 Arian Ⅴ, Sea launch, Land launch, Atlas Ⅲ&Ⅴ, Delta Ⅳ, Proton M/Breze M, Soyuz, HⅡ-A, Angara 9개의 발사체가 있다. 본 논문에서는 전자파 적합성이 맞는 대표적인 예로 Arian Ⅴ 와, 맞지 않는 경우로 Soyuz를 들었다. 표 2는 위절의 해석 접근 방식을 적용하여 각 발사체와 RE와 COMS RS의 전자파 적합성의 마진을 나타낸다.
해당 발사장에서 COMS가 운용될 정지궤도의 목표지점까지 운반하는 정지궤도급 발사체는 Arian Ⅴ, Sea launch, Land launch, Atlas Ⅲ&Ⅴ, Delta Ⅳ, Proton M/Breze M, Soyuz, HⅡ-A, Angara 9개의 발사체가 있다.

성능/효과

2.1절의 전자파 감쇄 효과를 적용하여, 내부의 전장품 및 외부의 전장품에 대하여 전 주파수 범위에서 COMS RS와 각 발사체 RE와 비교할 때 RS의 허용수치는 RE의 세기수치보다 0dB를 초과하여야지만(COMS RS - launcher RE > 0) EMC를 만족한다.
2.1절의 전자파 감쇄 효과를 적용한후 위성체 외부 최상층에 위치한 전장품(GOCI, MI)에 대한 감쇄효과는 그림 4에서 보여주듯이 발사체 RE 측정지점과 위성의 최상단층의 사이의 거리가 4246mm이므로 자유공간의 원역장에 따라 20 × log(1/4.2) = 12.4 dB 감쇄효과를 얻을 수 있다.
2.1절의 전자파 감쇄 효과를 적용한후, 위성체 외부 최상층에 위치한 전장품(GOCI, MI)에 대하여 감쇄효과는 그림 1에서 보여주듯이 발사체 RE 측정지점과 위성의 최상단층의 사이의 거리가 2616mm이므로 자유공간의 원역장에 따라 20× log(1/2.6) = 8.3dB 감쇄효과를 얻을 수 있다.
Arian Ⅴ, Sea launch, Atlas Ⅲ&Ⅴ, Delta Ⅳ, Proton M/Breze M, Soyuz, HⅡ-A, Angara의 RE와 COMS RS의 관점에서 전자파 적합성이 있는 것으로 증명되었고, Land launch, Soyuz의 RE와 COMS RS의 관점에서는 음의 여유도가 생겨 전자파 적합성이 부적절한 것으로 해석되었다.
이전의 Arian Ⅳ의 우수한 발사 성능에 10톤 이상의 초대형 위성까지 정지궤도에 올릴수 있는 강력한 성능이 더해진 발사체이다. Arian Ⅴ발사체는 발사 성능에 따라 5G(General), 5E(Enhanced), 5ES, 5ECA 등 몇 가지 기종이 있는데 개발 이후 사용해오던 5G 기종을 최근에 생산 중단하고 5ECA를 사용하고 있는 것으로알려졌다. 5ECA는 주엔진을 성능이 더욱 향상된 Vulcan2엔진으로 교체하고 5G에는 없었던 3단 극저온 엔진을 추가로 탑재한 것이 특징이다.
COMS에 장착되는 트랜스폰더는 전장품 레벨의 EMC RS시험중 S-band Rx 주파수범위(2,025GHz～2,10GHz)에서 6V/m = 135 dBμV를 가했을 때 반응을 보이기 시작하고, S-band Rx 주파수범위의 1/2인 구간 (1,012MHz～1,055GHz)에서 8V/m = 138 dB μV를 가했을 때 트랜스폰더는 동작하기 시작하는 것을 확인하였다.
그러므로 Eurostar 3000의 전장품 EMC 요구사항중 RS의 규격은 위성에 장착되는 전장품은 1m 떨어진 거리에서 정해진 그림 2의 그래프와 같은 규격의 전자파가 가해질 때 정상 동작을 해야 하는 요구사항을 갖고 있다. 그러므로 COMS에 사용될 전장품들은 EMC RS시험을 통해 그림 2의 그래프의 요구조건을 충족시키는 것을 확인하였다¹⁾. 그림 2를 설명하면, 1MHz에서 1GHz의 범위 내에서 구조체의 내외부에 장착되는 전장품에 적용되는 전계의 세기는 E(V/m) = 1V/m(rms) = 0dBV/m(rms) = 120 dBμV/m (rms)이고, 1GHz에서 30GHz의 범위내에서는 구조체 내부에 장착되는 전장품에 대하여 전계의 세기는 E(V/m) = 25V/m(rms) =0dBV/m(rms) = 148 dBμV/m (rms)이고, 구조체 외부에 장착되는 전장품에 대한 전계의 세기는 E(V/m) = 89V/m(rms) = 39 dBV/m(rms) =159 dBμV/m (rms)이다.
표에서 나타나듯이, Arian Ⅴ, Sea launch, Atlas Ⅲ&Ⅴ, Delta Ⅳ, Proton M/Breze M, Soyuz, HⅡ-A, Angara의 RE와 COMS RS의 관점에서 전자파 적합성이 있는 것으로 증명되었고, Land launch, Soyuz의 RE와 COMS RS의 관점에서는 음의 여유도가 생겨 전자파 적합성이 부적절한 것으로 해석되었다2,3,4,5,6,7,8,9,10).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	통신해양기상위성의 해양탑재체의 주요 임무는 무엇인가?	통신해양기상위성(Communication, Ocean and Meteorological Satelite : COMS)은 통신, 해양및 기상탑재체를 주요 탑재체로 탑재하여 임무를 수행하는 다임무 정지궤도 위성이다. 통신 탑재체인 Ka-band 중계기는 한반도 및 중국의 동북 지역에 통신서비스를 제공하며, 해양탑재체 (Geostationary Ocean Color Imager : GOCI)는 약 50m 급의 공간분해능을 갖는 8개 가시광선채널을 통해 한반도 주변의 해양데이터를 획득하는 것이주 임무이다. 또한 기상탑재체(Meteorological Imager : MI)는 지구표면 및 구름의 이미지 측정과 복사 정보를 획득하는 것이다.
	우주에서의 전자파환경이란 무엇인가?	높은 신뢰성과 안정성이 필요한 위성체 및 발사체 시스템은 우주 기술 및 전자기술의 빠른 발전과 더불어 복잡 다양해지고 종전보다 많은 수의 전자 장비를 요구하는 추세이다. 우주에서의 전자파환경이란 위성체 및 위성체를 운반하는 발사체에 장착되는 전장품들의 정상적인 동작에 영향을 미치는 전자기적인 주위 상황을 지칭한다. 그리고 이와 같은 전자파 환경은 위성체 전장품 들이 정상적으로 동작할 때 발생하는 전자기장에 의한 정상상태 전자파 환경과 위성 임무를 수행 하기 위해 위성체 외부의 안테나를 사용하여 의도적으로 전자파를 발생시키는 임무상태 전자파 환경으로 구분될 수 있다.
	전자파 환경은 어떻게 구분될 수 있는가?	우주에서의 전자파환경이란 위성체 및 위성체를 운반하는 발사체에 장착되는 전장품들의 정상적인 동작에 영향을 미치는 전자기적인 주위 상황을 지칭한다. 그리고 이와 같은 전자파 환경은 위성체 전장품 들이 정상적으로 동작할 때 발생하는 전자기장에 의한 정상상태 전자파 환경과 위성 임무를 수행 하기 위해 위성체 외부의 안테나를 사용하여 의도적으로 전자파를 발생시키는 임무상태 전자파 환경으로 구분될 수 있다. 그러므로 위성체 전장품은 본인 자체가 전자파 환경을 형성하므로써 다른 전장품에 영향을 주는 것이 적극적으로 억제되어져야 하여 동시에 다른 전장품에 의하여 발생된 전자파 환경의 영향에 대한 내성 (immunity)을 향상시켜 감수성(susceptibilty)을 저하하도록 설계되어져야 한다.

참고문헌 (14)

EADS Astrium, EMC Specification, Isuue, 03, Rev. 1, January 2001.
Arianspace, Ariane Ⅴ User's Manual, Issue. 3, Rev. 0, March 2000.
Boeing, Delta IV Payload Planners Guide, October 1999.
Starsem, Soyuz User's Manual, Issue. 3, Rev. 0, April 2001.
International Launch Services, Atlas Launch System Mission Planners's Guide, Rev. 9, September 2001.
International Launch Services, Proton Launch System Mission Planners's Guide, Rev. 5, Issue 1, December 2001.
Boeing, Sea Launch User's Guide, Rev. C, March 1996.
Boeing, Land Launch User's Guide, July 2004.
NASDA, H-IIA User's Manual, 2nd Ed, Rev. C, December 2001.
International Launch Services, Angara Launch System Mission Planner's guide, Rev. 0, December 2002.
구자춘, "정지궤도 위성 발사체의 전자파 환경", 항공우주학회 춘계학술대회, 2005. 3.
Zielinski, R.J. , "Satellite Earth Stations with small antenna(VSAT) as a source of interference", 12th international Wroclaw symposium and Exhibition on EMC, pp.235-239, June 28 July 1 1994.
Zielinski R.J., "EMC analysis of Satellite Earth stations with small antenna (VSAT)", Euro Electromagnetics - Euroem, pp. 702-709, May 30-31 and June 1-2-3 1994.
김태윤, " 전도성 전자파환경에서의 다목적 실용위성 2호 시스템 설계 검증" , 항공우주학회지, 2004.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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