초록 ▼

ㅇ 연구의 목적 및 내용
• 본 사업의 목적은 저궤도 위성체의 소형 및 경량화의 필요성이 높아짐에 따라, 기존의 LEO 위성 전력시스템의 전장품 중 가장 무거운 부분인 최대전력추적(MPPT)방식 태양전력조절기를 대안할 높은 신뢰성을 유지하면서 소형 및 경량화 할 수 있는 S3R의 설계 기술을 제안한다. 시제품을 제작하여 시스템 검증과 실용화 단계를 준비시킨다. 또한 본 사업에서 제안한 S3R 기술은 향후 확대되고 있는 LEO 전력계의 세계시장 진입을 위한 토대를 마련하고, 사업결과물을 활용한 위성용 전력계 제품개발에도 적용하여

ㅇ 연구의 목적 및 내용
• 본 사업의 목적은 저궤도 위성체의 소형 및 경량화의 필요성이 높아짐에 따라, 기존의 LEO 위성 전력시스템의 전장품 중 가장 무거운 부분인 최대전력추적(MPPT)방식 태양전력조절기를 대안할 높은 신뢰성을 유지하면서 소형 및 경량화 할 수 있는 S3R의 설계 기술을 제안한다. 시제품을 제작하여 시스템 검증과 실용화 단계를 준비시킨다. 또한 본 사업에서 제안한 S3R 기술은 향후 확대되고 있는 LEO 전력계의 세계시장 진입을 위한 토대를 마련하고, 사업결과물을 활용한 위성용 전력계 제품개발에도 적용하여 국내 위성기술 개발의 기술력 증진에 기여한다.
• 기존의 LEO 전력계에서 설계, 제작, 검증시간을 획기적으로 단축하고 소형 경량화를 이루기 위한 S3R(Sequential Switching Shunt Regulator)설계기술을 제안하고 단계별 시제품 제작과 전기적 평가를 진행하여 실용화 단계를 앞당긴다.
• 현재 정지궤도 위성에 사용되고 있는 S3R 기술 수준에 대한 확인을 위한 선행 기술 분석을 통한, 국내외 기술 제품과의 성능 비교 및 차후 개발될 최종 모델의 설계 반영의 기준을 마련 좀더 구체화된 개발지표 마련
• S3R 시스템의 시제품 제작 단계 전 PSIM 프로그램을 이용한 설계 회로에 대한 성능을 시뮬레이션을 통해 예측 및 검토. 시제품 제작 후 발생할 수 있는 문제점에 대한 검증.
• 태양전지에서 공급되는 전력을 솔라 어레이 시뮬레이터를 대신 이용하여 입력 하여 제작된 S3R 모듈에 전원을 공급하여 제품의 성능 및 특성을 평가 수행한다.
• 태양전지 모듈로부터 얻어진 전력을 메인 버스에서 필요한 50V 정전압으로 변환시키는 S3R을 최적화하여, 모듈화 시키고, 1kW급의 S3R 모듈의 시제품을 제작하여 전기적 성능평가를 수행한다.

ㅇ 연구개발성과
• S3R 시스템의 시제품 제작 단계 전 PSIM 프로그램을 이용한 설계 회로에 대한 성능을 시뮬레이션을 통해 예측 및 검토. 시제품 제작 후 발생할 수 있는 문제점에 대한 검증.
• 태양전지 모듈로부터 얻어진 전력을 메인 버스에서 필요한 전압으로 변환시키는 S3R을 최적화하여, 모듈화 시키고, 1kw급의 S3R 모듈의 시뮬레이션 회로를 제작하여 전기적 성능평가를 수행하였다.

ㅇ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
• 본 사업에서 제안하는 모듈형 확장구조 S3R 설계기술은 LEO 위성의 요구전력에 맞게 필요한 모듈의 개수를 확정하여 모듈을 추가하는 방법으로 초기설계가 수행되므로 용량 변경 시 매번 기초설계가 달라지는 과거의 설계방식을 탈피할 수 있어서 설계시간이 획기적으로 단축된다. 또한 전력계 제작업체는 기본 모듈만 제작하기 때문에 재고 및 유지관리 비용이 저감되어 향후 저궤도 위성 전력계 시장에 경쟁력을 갖게 되고 세계 시장진입이 유리해진다.


(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

ㅇ Purpose & Contents
• Conventional solar array regulator with MPPT method is the heaviest part of the LEO satellite unit. As miniaturizing and weight-lightening of the solar array regulator are required, this R&D project proposes S3R designing technology of solar array regulator to substitute th

ㅇ Purpose & Contents
• Conventional solar array regulator with MPPT method is the heaviest part of the LEO satellite unit. As miniaturizing and weight-lightening of the solar array regulator are required, this R&D project proposes S3R designing technology of solar array regulator to substitute the conventional solar array regulator as maintaining its reliability. With a prototype, system verification and commercialization will be prepared. Additionally, the proposed S3R technology in this project will be a foundation to advance into expanding global LEO power market, and the final outcome of the project will contribute to improvement of domestic satellite technology and power unit productions.
• S3R designing technology will be suggested to miniaturize and weight-lighten, and to innovatively reduce designing, manufacturing and verifying time of the existing LEO power system. Through the production of the prototype and electrical performance evaluation will put commercialization forward.
• Through evaluation of the preceded technology, conventional S3R technology status can be acknowledged and compared with the internal and external products’ performance to establish detailed designing standards for the final module.
• Prior to production of the prototype, performance of the designed schematic will be predicted and examined by simulation with PSIM, so the potential problems will be able to be identified.
• Performance and characteristics of the prototype can be evaluated by virtually supplying power from solar cell to produced S3R module using solar array simulator.
• The power converting S3R from the solar cell module to 50V constant-voltage will be optimized and modularized. 1kW class S3R prototype module will be produced and electrical performance evaluation will also be done.

ㅇ Results
• Performance of circuit and possible problems were predicted, examined and verified by simulating the designed circuit with PSIM before the production of S3R.
• The S3R, which converting gathered power from solar array module to the requisite main bus voltage, was optimized and modularized.
• Simulation circuit of the 1kw class S3R module was designed to evaluate the performance of it.

ㅇ Expected Contribution
• Traditional designing technology is required to change fundamental design whenever output specification changes. However the suggested S3R designing technology with modular expanded structure in this R&D project reduces designing time effectively by supplementing additional number of modules depending on the required power of LEO satellite. In addition, since power system manufacturing companies only have to produce basic modules therefore inventories and its maintenance expenses will be reduced, and it will consequence strength in companies’ competitiveness for future LEO power system market.


(source: SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발의 목적 ... 8
• 2. 연구개발의 필요성 ... 12
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 16
• 1. 국내외 관련분야의 환경변화 ... 16
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 26
• 1. 시스템 설계 종합 ... 26
• 2. MPPT / S3R SAR전력비교 분석 ... 41
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 44
• 1. 연구개발목표의 달성도 ... 44
• 2. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가 ... 44
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 45
• 1. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 45
• 2. 기대성과 및 파급 효과 ... 45
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 46
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 48
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 49
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 50
• 1. 연구실 안전점검 체계 ... 50
• 2. 교육훈련 체계 ... 50
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 51
• 제11장. 기타 사항 ... 52
• 제12장. 참고 문헌 ... 53
• 끝페이지 ... 54