초록 ▼

1. 싸이클로트론에 의한 양성자 조사 시험 양성자는 우주에서 가장 많은 분포를 가지는 이온입자이며, 태양표면으로부터 지구궤도로 이동한다. 양성자는 전자를 잃은 수소원자 이온으로 지구자기장에 포획되어 더욱 에너지 수준이 높아지며, 이때 지구궤도를 지나는 인공위성에 영향을 주게 된다. 지상설비를 이용한 양성자 우주영향을 실험하기 위하여 한국원자력의 학원에서 운용 중인 MC-50 싸이클로트론을 이용하여 양성자를 시편에 조사하였다. 사용된 시편은 위성에서 열조절 기능을 하는 유기재료 중 가장 대표적이며 국내 위성에 적용된 polyimide

1. 싸이클로트론에 의한 양성자 조사 시험 양성자는 우주에서 가장 많은 분포를 가지는 이온입자이며, 태양표면으로부터 지구궤도로 이동한다. 양성자는 전자를 잃은 수소원자 이온으로 지구자기장에 포획되어 더욱 에너지 수준이 높아지며, 이때 지구궤도를 지나는 인공위성에 영향을 주게 된다. 지상설비를 이용한 양성자 우주영향을 실험하기 위하여 한국원자력의 학원에서 운용 중인 MC-50 싸이클로트론을 이용하여 양성자를 시편에 조사하였다. 사용된 시편은 위성에서 열조절 기능을 하는 유기재료 중 가장 대표적이며 국내 위성에 적용된 polyimide 계열의 ITO coated Aluminized KAPTON$^{\textregistered}$ 과 소형위성의 복잡한 구조물의 제작에 사용되는 알루미늄 합금 6061을 선택하였다. 시편은 양성자에 의한 물성 변화를 확인하기 위하여 인장시험용 시편과 표면의 양성자 영향을 분석하는 표면 분석용 시편을 준비하였으며, ITO coated Aluminized KAPTON$^{\textregistered}$ 의 경우 2mil 와 3 mil 두께를 가진 sheet를 대상으로 하였고, 25MeV의 고에너지 영역 및 7 MeV의 저에너지 영역으로 나누어 에너지 대역별 차이점을 분석하였다. 2. 인장시험에 의한 물성 측정유기재료의 인장시험은 한국표준과학연구원에서 자체 개발한 50N 마이크로 인장시험 시스템을 이용하였으며, 최대인장응력과 최대신장길이를 측정하여 물성의 변화를 분석하였다. 또한 금속재료는 한국표준과학연구원에서 운용 중인 250N Tytron MTB 마이크로 인장 시험 시스템을 이용하였다. 3. 화학조성 및 결정분석에 의한 재료의 미세구조 변화 분석 양성자 조사 충돌에 따른 결정변화를 정량적으로 분석 가능한 XPS를 이용하였다. XPS 분석결과에 대한 상세한 연구는 차기 과제에서 계속 수행예정이며, 이때 양성자의 에너지 별 결정변화와 조사년수에 따른 원자의 결합에너지 변화 특징을도출할 것으로 기대하고 있다. 4. 화상 이미지 분석에 따른 표면과 결정 변화의 가시화 연구 인장시험에서 파단된 단면의 결정변화를 FE-SEM을 이용하여 화상 분석하고,양성자 입자의 표면충돌에 의한 손상은 AFM에 의하여 이미지화 하였다. AFM 분석층은 ITO 이며 KAPTON$^{\textregistered}$ 상단에 진공증착된 박막이다.

Abstract ▼

1. Proton Irradiation with cyclotron Protons are one of most dominant charged particles in space which move from solar surface to earth orbit. They are the ions from hydrogen atoms after a electron lost, energy levels are highly increased through the process of trapping by earth geomagnetic field, t

1. Proton Irradiation with cyclotron Protons are one of most dominant charged particles in space which move from solar surface to earth orbit. They are the ions from hydrogen atoms after a electron lost, energy levels are highly increased through the process of trapping by earth geomagnetic field, then they strongly affect the satellites on orbit. For experimental performance of space proton effect using ground based facility, MC-50 cyclotron located in KIRAMS(Korea Institute of Radiological & Medical Sciences) is utilized for proton irradiation to specimen. The most representative organic material, ITO coated Aluminized KAPTON$^{\textregistered}$ which was a polymer and applied for the thermal management at Korean satellites and Aluminum alloy 6061 which is using for the frame and complex main body of micro satellites were selected as the experimental specimen. The specimens are classified two groups, one is for the ultimate tensile test and the other is for the surface analyses, especially, ITO coated Aluminized KAPTON$^{\textregistered}$ included 2mil and 3mil thickness sheet, energy levels were determined 7MeV as low and 25MeV as high level condition. 2. Property measurement by tensile strength test The tensile strength test of organic materials were applied 50N micro tensile test system which was own-designed by KRISS(Korea Research Institute of - VI - Standards and Science), the ultimate tensile strength and maximum axial elongation were objective data. And, the test of metallic material was utilized 250N Tytron MTB tensile test system in KRISS. 3. Material crystalline investigation by chemical composition and micro-crystalline analyses The crystaline displacements from collisions of protons irradiance was utilized XPS that is able to get the quantitative data. The detail research and analyses will be performed at the next research, also, it will be possible to know the change characteristics of atomic binding energy in accordance with time equivalent doses, the crystalline displacement at each energy level. 4. Visual analyses of surface and crystal change by imaging equipment The cross-sectional images at the part of ruptured area were acquired by FE-SEM, and the surface damages on ITO which were vacuum-deposited on KAPTON$^{\textregistered}$ sheet from proton collisions were imaged by AFM.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...14
• 제 1 절 연구개발의 최종목표 ...14
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ...14
• 1. 기술적 측면 ...14
• 2. 경제$\cdot$산업적 측면 ...15
• 3. 사회$\cdot$문화적 측면 ...15
• 제 2 장 국내$\cdot$외 기술개발 현황...16
• 제 1 절 우주궤도 직접 노출 시험 ...16
• 1. LDEF ...16
• 2. NASA Mir MEEP ...16
• 3. MISSE ...18
• 4. 일본 SFU 와 유럽 ESA의 EURECA ...19
• 5. 국내현황 ...20
• 제 2 절 지상설비 우주환경 모사 시험 ...20
• 1. 열진공 모사시험 ...20
• 2. 무중력 실험설비 ...21
• 3. 하전입자 가속기에 의한 양성자 및 전자환경 연구 ...22
• 4. 기타 우주환경 지상 실험설비 ...24
• 5. 국내 현황 ...25
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...26
• 제 1 절 유기재질 보호막 물성 영향 ...26
• 1. 실험 적용재료 ...26
• 2. 이온빔(양성자) 조사 장치 ...28
• 3. 마이크로 인장시험 시스템 ...29
• 4. 화학 조성 및 화상 분석장치 ...30
• 5. 실험 조건 및 결과 ...31
• 제 2 절 금속재료 구조물의 물성영향 ...42
• 1. 실험 적용재료 ...42
• 2. 시편형상 ...43
• 3. 이온빔(양성자) 조사 장치 ...44
• 4. 마이크로 인장시험 시스템 ...44
• 5. 화상 분석장치 ...45
• 6. 실험 조건 및 결과 ...45
• 제 3 절 결과 분석 및 결론 ...50
• 1. 유기재료 실험 결과 분석 및 결론 ...50
• 2. 금속재료의 결과 분석 및 결론 ...52
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...53
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ...53
• 1. 참여연구원별 연구활동 및 주요연구실적 ...53
• 2. 목표 대비 결과에 대한 자체 의견 ...54
• 제 2 절 관련분야 기여도 ...54
• 1. 원자력 연구 분야에 대한 기여도 ...54
• 2. 항공우주 연구 분야에 대한 기여도 ...54
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...55
• 제 1 절 우주 개술개발 분야 ...55
• 제 2 절 관련 군사 및 산업화 지원 분야 ...55
• 제 3 절 교육적 자료 분야 ...55
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보...56
• 제 1 절 현재 개발 중인 우주환경 대응기술 ...56
• 1. 직접적 우주환경 영향 대응방법 연구 및 개발 사례 ...56
• 2. 간접적 대응 연구 ...56
• 3. 국내의 유인 우주활동에 대한 연구자료 ...58
• 제 2 절 향후 적용 예상되는 우주환경 대응 최신기술 ...58
• 1. 우주환경 영향 대응 신기술 기술 사례 ...58
• 제 3 절 참고자료 ...59