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문제 정의
- 본 논문에서는 동일한 저궤도 관측위성의 광학탑재체에 대하여 전체 탑재체 수준의 열해석 결과에서 FPA 냉각 장치의 히터설계를 검토하고, 함께 위성 열해석으로 히터설계를 해가는 과정을 제시하였다. 또한 이를 실제 FPA 냉각 장치에 적용하여 현 열설계보다 개선된 히터설계 변수를 찾아보고자 한다.
- 본 논문에서는 동일한 저궤도 관측위성의 광학탑재체에 대하여 전체 탑재체 수준의 열해석 결과에서 FPA 냉각 장치의 히터설계를 검토하고, 함께 위성 열해석으로 히터설계를 해가는 과정을 제시하였다. 또한 이를 실제 FPA 냉각 장치에 적용하여 현 열설계보다 개선된 히터설계 변수를 찾아보고자 한다.
- 본 논문에서는 저궤도 관측위성 광학탑재체 냉각장치의 현 열설계에 대한 해석결과에서 위성의 설계 임무기간 동안 히터의 과도한 동작으로 열제어 하드웨어에 부담이 예상되어 히터설계의 개선방안을 찾아보고자 하였다. 열해석을 통하여 단계적으로 히터설계를 하는 방식을 제안하였고, 이를 FPA 냉각장치의 히터설계 개선 방안을 찾는데 적용하여 만족할 만한 해석결과를 나타내는 설계 요소값을 얻을 수 있었다.
- 본 연구에서는 FPA 냉각 장치의 히터설계에서 이러한 히터에 대한 부담을 줄일 수 있는 방안을 열해석을 통하여 히터설계 요소를 변화시키며 찾아보고자 했다.
- 위성 열해석을 바탕으로 하는 위성 열제어는 크게 방열판설계와 히터설계로 구분할 수 있다. 이러한 열설계는 최악의 고온/저온 조건에서 위성 모든 부분의 온도가 한계허용온도 이내를 유지하는 것이 목적이다[1]. 일반적으로 방열판설계는 안정적인 수동형 열제어 방식 중의 하나인 이차면경(Second Surface Mirror)이나 유사한 광학물성치를 가진 테잎을 사용하고, 최악의 저온 조건에서 위성을 보호하는 히터설계는 능동형 열제어 방식으로 써모스탯(Thermostat)이나 프로세서(Processor)를 통하여 제어하는 패치(Patch) 형식의 히터를 많이 사용한다[1].
- 주어진 궤도와 열적 조건에 대하여 온도와 히터 요구 조건을 만족할 수 있도록 하는 것이 FPA 냉각 장치의 열설계의 목적이 된다. 현재 광학탑재체 냉각 장치에 대한 기본 열설계가 된 상태이며 이 조건에서의 궤도 열해석 결과의 검토가 본 연구의 시작점이다.
가설 설정
- 히터와 온도 센서의 위치가 고정된 조건에서 나머지 히터 파워와 히터 setpoint의 두 요소를 동시에 고려할 수 없다. 그래서 먼저 히터를 일정한 온도 범위에서 동작하는 것이 아니고 지속적으로 발열하는 열원으로 가정을 한다. 해석적으로 히터 장착위치에 부품박스가 최저 허용 온도를 유지할 수 있는 열원의 파워크기를 가장 먼저 찾는다.
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