[논문]정지궤도위성용 태양전지판 전기적 접속시험 형상 설계 및 시험 결과 분석

김영윤; 권재욱; 윤영수; 최종연

정지궤도위성용 태양전지판 전기적 접속시험 형상 설계 및 시험 결과 분석
Design of Test Configuration and Analysis of Electrical Integration Result between GEO Satellite Solar Array and Bus 원문보기

항공우주기술 = Aerospace engineering and technology, v.9 no.2, 2010년, pp.22 - 30

김영윤 (한국항공우주연구원 위성기능시험팀) , 권재욱 (한국항공우주연구원 위성기능시험팀) , 윤영수 (한국항공우주연구원 위성기능시험팀) , 최종연 (한국항공우주연구원 위성기능시험팀)

초록
AI-Helper

한국항공우주연구원에서는 정지궤도위성의 조립 및 시험을 프랑스 아스트리움(Astrium)사와 공동 수행하고 있다. 시험의 일환으로 태양전지판의 상태와 버스에 접속하여 전개 및 그 접속검증 시험을 수행하였다. 저궤도 위성의 경우 기계적 힌지구조로 전체 전개가 이루어지고 전기적 접속 또한 태양 전지판이 생산하는 전력, 태양센서의 신호 등이 전달되는 단순한 구조이나, 정지 궤도 태양전지판의 경우 기계적인 힌지와 전기적인 모터를 통하여 전체 전개가 이루어짐으로서 구동에 필요한 신호 등의 전기적접속이 다양하다. 이에 이를 구동하는 전기적 접속 및 파이로 신호전달 접속을 검증하기 위한 시험형상을 설계하고, 이 시험을 위한 지상지원장비의 구성 및 검증 결과의 특성을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

KARI had integrated and tested GEO satellite in cooperation with Astrium Inc., France. In the middle of integration and test, It was necessary to check GEO satellite SA(solar array) status and require electrical interface verification with bus. SA of GEO satellite have different mechanical characteristics in comparison with those of LEO satellite which was tested in KARI. LEO SA has been deployed by simple mechanical hinge system but GEO SA has been done by more complicated method. so in this paper, we designed the test configuration and analyzed the test result of solar array electrical integration of GEO satellite.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 기술논문에서는 정지궤도 위성용 태양전지판과 버스간의 전기적 접속시험을 위한 시스템 형상 설계 및 검증 과정을 기술하였다. 태양전지판은 위성의 낮 기간 동안 태양으로부터 에너지를 공급받아 전력을 생산하는 역할을 하며, 생산된 전력은 위성의 구동에 사용되며, 나머지는 배터리에 저장된다.
전기적 접속시험은 태양전지판을 위성의 버스에 장착하여 MGU를 이용한 전개시험에 앞서 전기적인 접속이 원활이 이루어지는지를 검증한다. 이 검증의 주목적은 전개시험에 사용되는 마이크로스위치와의 커플링, 서미스터의 접속, 스트레인게이지의 교정이다. 전기적 접속시험은 시험의 준비, 태양전지판의 통합순으로 이루어진다.
스트레인게이지 원격측정값의 교정을 위한 마지막 작업인 데이터 저장 파라미터 조정이 끝나면 태양전지판 관련 파이로의 상태가 안정 상태인지 점검하기 위하여, 시험 시퀀스를 구동한다. 이는 시험 중 파이로 신호가 발생할 경우에 대비하여, 태양전지판을 보호하고 안전을 위하여 실시하는 것이다. 그 결과를 표4에 나타내었다.

가설 설정

• 위성의 전원공급 및 상태를 담당하는 시험 수행자와 태양전지판 SCOE담당자의 소통이 원할 할 것.

제안 방법

다음으로 태양전지판 접속시험을 위한 지상지원장비와 위성 형상을 구성하였다. 시험에 사용되는 지원지상장비는 위성에 명령 및 모든 상태를 점검하는 OCOE(Overall CheckOut Equipment), 위성의 원격측정을 해독하는 FEE(Front End Equipment), 그리고 태양전지판 전용 지상장비로 구성된다.
이는 실제 태양전지판 지상지원장비가 MGU에 전원을 공급할 수 있는 길을 확인하는 것이다. 다음은 스트레인게이지 원격측정 값이 일반적인 주기보다 자주 내려올 수 있도록 텔레메트리 주기를 변환하는 작업을 시험시퀀스를 구동하여 조작한다.
더불어 접속시험 검증을 위한 태양전지판접속 시험 지상지원장비의 설치를 수행하였다. 태양전지판 지상지원장비는 스트레인게이지 교정 및 전개된 태양전지판을 시험 후, 발사 또는 보관을 위하여 접는데 필요한 전기적 신호를 가진다.
기존의 저궤도위성의 경우, 태양전지판의 전개가 단순히 기계적 힌지에 의하여 완전전개가 이루어지는 반면, 정지궤도위성의 경우 기계적 힌지와 전기적 모터에 의해 전개가 이루어진다. 따라서 그 접속시험을 위한 위성과 전기지상지원장비의 구성을 분석하고, 실제 시험을 수행하여 그 결과를 분석하였다. 이를 바탕으로 정립된 정지궤도위성용 태양전지판과 위성체 접속시험 절차 및 시험 결과는 향후 한국항공우주연구원에서 개발하는 정지궤도 위성의 개발에 도움이 될 것이다.
이를 위하여 시험을 위한 위성의 태양전지판의 특징과 관련 신호를 간단히 소개하였다. 또한 시험 수행에 필수적인 전기지상지원장비의 구성을 설계 및 분석하고, 시험을 수행하여 그 결과를 고찰하였다.
다음으로 위성에 전원을 공급하는 UMB bay를 켜고, 점검하는 시퀀스를 수행한다. 마지막으로, 위성으로 OCOE가 보내는 위성의 명령을 위성이 알 수 있는 형태로 전환하는 역할을 하는 FEE를 점검하고 초기화한다.
지상지원장비의 초기화가 완료되면, 실제 위성은 다음과 같은 순서로 전원을 인가하게 된다. 먼저, 위성의 프로세스인 SCU(Satellite Control Unit)에 전원을 인가하여 Ground 시험모드로 변환한 후, SCU의 RAM영역에 소프트웨어를 올리고 구동하게 하여 비행 수행 모드로 만든다. 다음으로 위성의 구동기를 제어하는 ADE(Actuator Drive Electronics)를 가동시키고, 마지막으로 위성의 전력을 제어하는 PSR(Power Supply Regulator)를 가동시킨다.
한국항공우주연구원에서는 정지궤도위성의 조립 및 시험을 프랑스 아스트리움(Astrium)사와 공동 수행하고 있다. 시험의 일환으로 태양전지판을 납품받아 버스에 접속하여 전개 및 그 접속검증 시험을 수행하였다.
먼저 스트레인게이지 교정을 위하여 다음과 같은 작업이 이루어진다. 이 시험에서 태양전지판 전개를 위하여 전용 지상지원장비를 사용하게 되는데, 이를 위하여 태양전지판 지상지원장비를 다음과 같은 순서로 태양전지판의 테스트 포트에 체결한다.
이를 위하여 시험을 위한 위성의 태양전지판의 특징과 관련 신호를 간단히 소개하였다. 또한 시험 수행에 필수적인 전기지상지원장비의 구성을 설계 및 분석하고, 시험을 수행하여 그 결과를 고찰하였다.
전기적 접속시험은 태양전지판을 위성의 버스에 장착하여 MGU를 이용한 전개시험에 앞서 전기적인 접속이 원활이 이루어지는지를 검증한다. 이 검증의 주목적은 전개시험에 사용되는 마이크로스위치와의 커플링, 서미스터의 접속, 스트레인게이지의 교정이다.
다음 과정은 태양전지판에 설치된 서미스터의 온도 값을 읽어 정확한 연결과 그 성능을 점검하게 된다. 점검은 실제 서미스터가 모니터링 하는 값을 원격 측정으로 읽고, 청정장갑을 착용한 손가락으로 온도를 높여 제대로 작동하는지를 점검하였다. 체온을 이용한 시험은 센서에 가장 적은 영향을 주기 때문이다.

대상 데이터

본 시험에 사용되는 지상지원장비는 그림6에서와 같이 기능적으로 연결되며, OCOE, UMB(UMBillical) bay, FEE가 사용된다. OCOE는 위성에 명령을 보내고, 위성에서 보내오는 원격측정 값을 분석하는 장비로, 시험 자동 시퀀스 를 이용하여 기본 상태를 검사한다.
다음으로 태양전지판 접속시험을 위한 지상지원장비와 위성 형상을 구성하였다. 시험에 사용되는 지원지상장비는 위성에 명령 및 모든 상태를 점검하는 OCOE(Overall CheckOut Equipment), 위성의 원격측정을 해독하는 FEE(Front End Equipment), 그리고 태양전지판 전용 지상장비로 구성된다. 그 형상을 그림 6에 나타내었다.
접속장치 시험을 위한 형상은 한국항공우주연구원에서 수행되는 첫 태양전지판 시험 접속시험으로 다음과 같은 요건을 고려하여 결정하였다.
태양광을 받아 전력을 생산하는 전지판은 독일의 Astrium에서 제작되었다. 태양전지판은 두 장의 패널을 가진 하나의 날개로 구성되며, GaAs/GaGet2성분으로 구성되어 있다.

성능/효과

wittness cell은 태양빛을 받지 않을 때에는 물리적인 값이 0.5V이하의 값이 나와야 하며, 태양빛이 입사될 때에는 1V이상의 값이 출력되어야 하는데, 측정 결과 각각 0.355V와 1.55V값이 출력되어, 빛의 유무에 따라 그 특성이 현저하게 차이가 남으로서 witness cell 역시 제대로 장착되는 그 특성 또한 사용에 문제가 없음을 확인하였다.
두 개의 서미스터가 각각 안쪽과 바깥쪽의 태양전지판에 장착되어 있으며, 손가락으로 온도를 올리기 전에는 물리적인 값은 PV(Physical Value)는 14.6도로 측정되어, 실온에 가까운 온도측정용 센서로 측정한 값은 20.6도로 괴리가 있음을 알 수 있다. 이는 OCOE에서 RV(Raw Value)를 사람이 인식할 수 있는 값으로 변환하는 교정 곡성이 일치하지 않기 때문이다.
이는 우주에서 실제 태양빛을 받을 때, 태양전지판이 작동의 여부를 가늠할 수 있는 척도가 된다. 시험 방법은 먼저 플래시로 빛을 비추기전의 Witness cell이 가지는 원격측정 값을 기록하고, 실제로 빛을 가했을 때 발생하는 원격측정 전압 값을 기록하여 증가를 확인함으로서 witness cell의 전기적 결선 및 극성이 제대로 이루짐을 확인할 수 있다. 아래 표3은 그 시험 값을 나타내었다.
태양전지판은 기계적으로 전개된 상태에서 장착이 되었기 때문에, 원격측정값을 확인하여 상태 점검이 이루어진다. 원격측정값은 태양전지판에 장착된 마이크로스위치의 값이며, 그 값이 FULL(완전전개)로 정상임을 확인한다.

후속연구

따라서 정지궤도 위성에서는 저궤도 위성에서는 볼 수 없었던 태양전지판과 위성 본체사이의 전기적 접속검증이 필요한 것이다.
따라서 그 접속시험을 위한 위성과 전기지상지원장비의 구성을 분석하고, 실제 시험을 수행하여 그 결과를 분석하였다. 이를 바탕으로 정립된 정지궤도위성용 태양전지판과 위성체 접속시험 절차 및 시험 결과는 향후 한국항공우주연구원에서 개발하는 정지궤도 위성의 개발에 도움이 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	태양전지판의 역할은?	태양전지판은 위성의 낮 기간 동안 태양으로부터 에너지를 공급받아 전력을 생산하는 역할을 하며, 생산된 전력은 위성의 임무에 사용되며, 나머지는 배터리에 저장된다.
	태양전지판의 에너지 관련 역할을 하기 위해서는 무엇이 필요한가?	태양전지판이 이런 성능을 가지기 위해서는 발사체로부터 분리 후 정확하게 전개되어야 하며, 또한 전개시 정확한 펼침 상태 확인을 위한 태양전지판에 부착된 센서의 성능 또한 선 검증이 이루어져야 한다. 이런 모든 검증은 위성본체를 통하여 이루어지므로, 태양 전지판과 위성체의 전기적 접속은 필수적인 검증요소이다.
	전기적 접속시험의 주 목적은 무엇인가?	전기적 접속시험은 태양전지판을 위성의 버스에 장착하여 MGU를 이용한 전개시험에 앞서 전기적인 접속이 원활이 이루어지는지를 검증한다. 이 검증의 주목적은 전개시험에 사용되는 마이크로스위치와의 커플링, 서미스터의 접속, 스트레인게이지의 교정이다. 전기적 접속시험은 시험의 준비, 태양전지판의 통합순으로 이루어진다.

저자의 다른 논문 :

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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