KR100907926B1 - 위성 표면 오염 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위성 표면의 오염 정도를 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직접적인 오염 측정이 불가능한 위성 표면의 오염량을 간접적으로 측정하기 위한 위성 표면 오염 측정장치에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 위성 표면 오염 측정장치는, 오염측정판, 상기 오염측정판에 열을 공급하는 열 공급부, 상기 열 공급부에 공급되는 열을 제어하는 열제어장치, 및 상기 열제어장치에 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면의 온도 정보를 제공하는 데이터획득장치를 포함하며, 상기 열제어장치는 상기 위성 표면의 온도를 설정값으로 하여 상기 오염측정판의 온도가 상기 위성 표면의 온도와 동일하도록 상기 열 공급부에 공급되는 열을 제어하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 오염측정판과 상기 열 공급부는 열접착제를 통하여 연결되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 열 공급부는 펠티에 소자판인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 오염측정판의 표면은 상기 위성 표면과 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 데이터획득장치는 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면에 장착되어 있는 열전대를 통하여 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면의 온도 정보를 취득하는 것을 특징으로 한다.

인공위성, 오염 측정, 펠티에 효과, 열진공챔버

Description

위성 표면 오염 측정장치 {Apparatus for measuring contamination of satellite surface}

본 발명은 위성 표면의 오염 정도를 측정하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직접적인 오염 측정이 불가능한 위성 표면의 오염량을 간접적으로 측정하기 위한 위성 표면 오염 측정장치에 관한 것이다.

인공위성의 제작 과정에서는 우주환경시험, 즉 인공위성이 우주로 올라가서 겪게 되는 각종 시험을 지상에서 수행하게 된다. 그 중, 열진공시험(thermal vacuum test)은 지상에서 우주와 같은 진공, 극저온 및 고온 환경을 모사해 주는 열진공챔버 안에 위성체를 넣고, 우주에서 하는 모든 기능시험을 수행하는 시험이다. 이러한 열진공시험의 목적은 발사, 천이궤도, 운영궤도 등에서 위성 부품에 주어지는 극한온도와 진공상태에서 요구조건을 만족시키는가를 확인하는 것이다. 또한, 열적인 환경을 변화시키면서 각각의 부품 간 하드웨어적인 연결부위, 즉 케이블, 커넥터, 조립부품 등에 열응력을 가하여 작업과정에서의 불완전한 부위 및 잠재 결함을 사전에 발견해내는 것이다.

이와 관련하여, 종래의 위성 표면 오염 측정방법은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 위성 표면의 재질을 고려하지 않은 스테인레스강 등과 같은 금속판으로 제작된 오염측정판(40)을 열진공챔버(110) 안의 위성 표면(120)의 주위에 설치한 다음, 시험 종료 후 오염측정판(40)에 흡착된 물질에 대한 정량 분석을 수행하여 그 값을 측정하였다.

그러나 이러한 종래의 위성 표면 오염 측정방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 온도가 낮을수록 표면에 흡착되는 오염물질의 양은 증가하기 때문에, 열진공시험 기간 중 오염측정판의 온도가 위성 표면의 온도보다 낮게 유지될 경우에는 실제 위성 표면의 오염량보다 더 큰 값이 나타나게 되고, 반대의 경우 위성 표면의 오염량보다 훨씬 작은 값이 나타나게 되어 위성 표면의 실제 오염량을 정확하게 예측하는 것이 어렵다.

둘째, 표면의 특성에 따라 변화하는 흡착률로 인해, 오염측정의 대상이 되는 위성 표면과 다른 물질로 오염측정판이 구성되어 있어, 위성 표면의 정확한 오염량을 측정하는 것이 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열진공시험 중 오염측정의 대상이 되는 위성 표면의 실제 변화되는 온도와 동일하게 오염측정판의 온도를 조절하고, 또한 오염측정판의 표면을 위성의 표면 재질과 동일하게 구현함으로써, 위성 표면의 오염량을 정확하게 예측할 수 있는 위성 표면 오염 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 위성 표면 오염 측정장치는, 오염측정판, 상기 오염측정판에 열을 공급하는 열 공급부, 상기 열 공급부에 공급되는 열을 제어하는 열제어장치, 및 상기 열제어장치에 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면의 온도 정보를 제공하는 데이터획득장치를 포함하며, 상기 열제어장치는 상기 위성 표면의 온도를 설정값으로 하여 상기 오염측정판의 온도가 상기 위성 표면의 온도와 동일하도록 상기 열 공급부에 공급되는 열을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오염측정판과 상기 열 공급부는 열접착제를 통하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열 공급부는 펠티에 소자판인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오염측정판의 표면은 상기 위성 표면과 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 데이터획득장치는 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면에 장착되어 있는 열전대를 통하여 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면의 온도 정보를 취득하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 의하면, 오염측정판의 표면이 위성 표면과 동일한 재질로 이루어져 있으므로, 열진공시험 기간 중 위성 표면에 흡착되는 오염량을 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 펠티에 효과를 이용한 펠티에 소자판을 사용하여 열진공시험 기간 중에 변화하는 위성 표면의 온도를 오염측정판에 동일하게 모사함으로써, 위성 표면의 오염량을 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 열전도도가 높은 열접착제를 사용하여 오염측정판과 펠티에 소자판과의 접촉 면적을 증가시켜 열전달률을 높임으로써, 위성 표면의 온도가 오염측정판에 정확하게 모사되는 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 위성 표면 오염 측정장치는 오염측정판(4), 열 공급부(1), 열제어장치(7), 및 데이터획득장치(8)를 구비한다.

오염측정판(4)은 열진공 챔버(11) 내에서 위성(13)의 주위에 설치되며, 외부 로 노출되는 표면의 재질은 측정 대상이 되는 위성 표면(12)의 재질과 동일한 것이 바람직하다.

열 공급부(1)는 오염측정판(4)에 열을 공급하는 것으로서, 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용하는 펠티에 소자판(1)인 것이 바람직하다. 참고로, 펠티에 효과는 열전현상(熱電現象)으로서 두 종류의 금속을 접속하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상을 말한다. 한편, 오염측정판(4)과 열 공급부(1)는 열접착제(2)를 통하여 서로 연결되어 있다.

열제어장치(7)는 열 공급부(1)에 공급되는 열을 제어하는데, 예컨대 연결선(6)을 통하여 열 공급부(1)로 흐르는 전류의 양을 제어한다. 여기서 연결선(6)은 열진공챔버(11)의 피드쓰루(10)를 통하여 열진공챔버(11) 내의 열 공급부(1)와 열진공챔버(11) 밖의 열제어장치(7)를 연결한다. 그리고 열제어장치(7)는 위성 표면(12)의 온도를 설정값으로 하여 오염측정판(4)의 온도가 위성 표면(12)의 온도와 동일하도록 열 공급부(1)로 흐르는 전류의 양을 제어한다.

데이터획득장치(8)는 오염측정판(4) 및 위성 표면(12)에 각각 장착되어 있는 열전대(3,14)에 연결되어 있는 연장선(9,15)을 통하여 오염측정판(4) 및 위성 표면(12)의 온도 정보를 취득한다. 한편, 연장선(9,15)은 열진공챔버(11)의 피드쓰루(10)를 통하여 열진공챔버(11) 내의 오염측정판(4) 및 위성(13)과, 열진공챔버(11) 밖의 데이터획득장치(8)를 각각 연결한다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 본 발명에 따른 위성 표면 오염 측정장치의 작용에 대하여 설명한다.

열진공 시험기간 중, 위성 표면(12)의 온도는 위성 표면(12)에 설치된 열전대(14) 및 연장선(15)을 통해 열진공챔버(11) 외부의 데이터획득장치(8)로 전달되며, 열진공 시험기간 중 위성 표면(12)의 온도변화가 측정되게 된다.

열제어장치(7)는 위성 표면(12)에서 측정된 온도 정보를 데이터획득장치(8)로부터 건네받아 열제어장치(7)의 설정값으로 사용한다. 그리고 전류의 인가를 통해 온도조절이 가능한 펠티에 소자판(6)에 전류를 공급함으로써, 오염측정판(4)의 온도가 위성 표면(12) 온도와 동일하게 유지되도록 한다. 이때, 피드백제어를 위한 오염측정판(4)의 온도 정보는 오염측정판(4)의 표면에 설치되어 있는 열전대(3)와 연장선(9)을 통해 데이터획득장치(8)로 제공된다.

이렇게 제공된 오염측정판(4)의 온도 정보는 열제어장치(7)의 입력값으로 사용되어, 열제어장치(7)는 위성 표면(12)의 온도인 설정값과의 비교를 통해 펠티에 소자판(1)에 적절한 전류를 공급하게 된다.

이를 통해 위성 표면(12)의 온도 변화와 동일한 온도 변화를 오염측정판(4)에 구현할 수 있으며, 오염측정판(4)의 표면은 위성 표면(12)과 같은 재질로 코팅되어 있으므로 위성 표면(12)과 동일한 물성치를 시험기간 동안 유지할 수 있다.

이와 같이 함으로써, 직접적인 측정이 불가능한 위성 표면의 오염량을 정확하게 측정할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 위성 표면 오염 측정장치를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 위성 표면 오염 측정장치를 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1...열 공급부, 2...열접착제,

3,14...열전대, 4...오염측정판,

7...열제어장치, 8...데이터획득장치,

9,15...연장선, 10...피드쓰루,

11...열진공 챔버, 13...위성,

12...위성 표면.

Claims (5)

1. 열진공 시험시 위성 표면의 오염량을 측정하는 장치에 있어서,

   오염측정판,

   상기 오염측정판에 열을 공급하는 열 공급부,

   상기 열 공급부에 공급되는 열을 제어하는 열제어장치, 및

   상기 열제어장치에 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면의 온도 정보를 제공하는 데이터획득장치

   를 포함하며,

   상기 열제어장치는 상기 위성 표면의 온도를 설정값으로 하여 상기 오염측정판의 온도가 상기 위성 표면의 온도와 동일하도록 상기 열 공급부에 공급되는 열을 제어하는 것

   을 특징으로 하는 위성 표면 오염 측정장치.
2. 삭제
3. 제1항에서,

   상기 열 공급부는 펠티에 소자판인 것을 특징으로 하는 위성 표면 오염 측정 장치.
4. 제1항에서,

   상기 오염측정판의 표면은 상기 위성 표면과 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 위성 표면 오염 측정장치.
5. 제1항에서,

   상기 데이터획득장치는 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면에 장착되어 있는 열전대를 통하여 상기 오염측정판 및 상기 위성 표면의 온도 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 위성 표면 오염 측정장치.

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