KR102267613B1 - 구조물 전개 시스템 및 이를 포함하는 인공위성 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조물 전개 시스템 및 이를 포함하는 인공위성을 제공한다. 본 발명은 복수개의 패널을 포함하며, 상기 복수개의 패널이 접철된 상태로 인공위성의 본체의 일측에 배치되는 구조물, 상기 복수개의 패널을 관통하며, 일단이 상기 본체에 고정되고 타단이 상기 복수개의 패널 중 최외곽 패널에 고정되는 연결 부재, 상기 본체의 타측에 배치되며, 상기 구조물을 일 방향으로 전개하는 전개 부재, 상기 본체와 상기 구조물을 지지하는 지지 부재를 포함하는, 구조물 전개 시스템을 제공한다.

Description

구조물 전개 시스템 및 이를 포함하는 인공위성{STRUCTURE DEPLOYING SYSTEM AND SATELLITE COMPRISING THE SAME}
본 발명의 실시예는 구조물 전개 시스템 및 이를 포함하는 인공위성에 관한 것이다.
최근 우주 공간에 대면적 태양 전지 패널을 전개하여, 생성된 전력을 지상으로 무전 송선하는 우주 태양광 발전 시스템에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이때, 우주 공간에 전개되는 태양 전지 패널의 면적은 매우 크기 때문에, 지상에서 인공위성을 발사할 때는 태양 전지 패널의 면적을 최소화한 다음, 우주 공간에 도달했을 때 이를 전개할 필요가 있다.
태양 전지 패널을 전개하는 종래의 기술로서, 테이프 스프링 힌지를 이용하는 기술과 링크-조인트 장치를 이용하는 기술 등이 개시되어 있다. 그러나 이러한 종래 기술은 부품 개수가 많고, 구성이 복잡하여 경제성과 장치의 신뢰성이 문제되며, 우주 공간에서 태양 전지 패널이 제대로 전개되지 않는 경우가 발생할 수 있다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예는 구조물을 간단하게 전개할 수 있는 구조물 전개 시스템 및 이를 포함하는 인공위성을 제공하는 것을 목적으로 한다. 다만, 이러한 과제는 예시적인 것으로 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템은, 복수개의 패널을 포함하며, 상기 복수개의 패널이 접철된 상태로 인공위성의 본체의 일측에 배치되는 구조물, 상기 복수개의 패널을 관통하며, 일단이 상기 본체에 고정되고 타단이 상기 복수개의 패널 중 최외곽 패널에 고정되는 연결 부재, 상기 본체의 타측에 배치되며, 상기 구조물을 일 방향으로 전개하는 전개 부재, 상기 본체와 상기 구조물을 지지하는 지지 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 복수개의 패널은 상기 전개 부재에 의해 상기 일 방향으로 전개되되, 상기 연결 부재에 의해 상기 본체측으로 당겨져, 서로 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 복수개의 패널은 일면에 도포된 접착제 및 상기 일면과 결합하는 타면에 도포된 경화제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 복수개의 패널은 일면에 형성된 오목부 및 상기 오목부와 결합하는 타면에 형성된 볼록부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 연결 부재는 상기 구조물이 전개되는 일 방향을 따라 나란히 배치되며, 일단이 상기 본체에 고정되고, 타단이 상기 구조물의 전개 방향 단부에 고정되는 복수개의 와이어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 내부에 상기 연결 부재가 삽입되는 내부 공간을 가지며, 상기 복수개의 패널을 관통하는 파이프 형상의 결합 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 결합 부재는 상기 복수개의 패널의 사이에 복수개 배치되되, 상기 복수개의 결합 부재는 상기 복수개의 패널이 결합함에 따라 서로 맞닿을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 본체의 내부에 배치되는 경화제 저장조를 더 포함하고, 상기 경화제 저장조로부터 상기 결합 부재의 내부로 경화제가 공급되어, 상기 연결 부재, 상기 결합 부재 및 상기 경화제가 일체의 제1 고정 부재를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 결합 부재는 상기 일 방향의 단부가 상기 패널의 외측으로 돌출되며, 커버에 의해 폐쇄될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 최외곽 패널은 상기 연결 부재의 타단이 고정되는 메쉬부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 복수개의 패널의 사이에 배치되며, 상기 연결 부재가 관통되는 제2 고정 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템에 있어서, 상기 제2 고정 부재는 상기 일 방향을 따라 형성된 하나 이상의 단차를 포함하고, 상기 제2 고정 부재와 이웃하는 상기 패널은 상기 제2 고정 부재의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인공위성은, 본체, 복수개의 패널을 포함하며, 상기 복수개의 패널이 접철된 상태로 상기 본체의 일측에 배치되는 구조물, 상기 복수개의 패널을 관통하며, 일단이 상기 본체에 고정되고 타단이 상기 복수개의 패널 중 최외곽 패널에 고정되는 연결 부재, 상기 본체의 타측에 배치되며, 상기 구조물을 일 방향으로 전개하는 전개 부재, 상기 본체와 상기 구조물을 지지하는 지지 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템은, 복수개의 패널을 관통하는 연결 부재를 이용하여, 일 방향으로 전개되는 구조물을 용이하게 정렬할 수 있다. 또한, 복수개의 패널 사이에 요철을 형성하거나, 고정 부재를 배치함으로써, 복수개의 패널 간의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다. 이에 따라, 간단한 구성으로도 구조물의 변형 또는 위치 어긋남을 저감할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템은, 인공위성에 포함됨으로써, 태양광 발전용 인공위성의 태양 전지 패널을 우주 공간에서 전개하는데 이용될 수 있다. 이에 따라, 대면적의 태양 전지 패널을 우주 공간에서 간단하게 전개할 수 있어, 고효율의 태양광 발전이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 구조물 전개 시스템을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ를 따른 단면에 대해 영역 A를 확대하여 나타내는 도면으로서, 도 3a는 구조물이 결합되기 전 상태를 나타내고, 도 3b는 구조물이 결합된 상태를 나타낸다.
도 4는 도 1의 구조물이 전개되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물 전개 시스템을 나타내는 도면이다
도 5b는 도 5a의 구조물이 결합한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메쉬부를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 고정 부재를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 특별한 한정하지 않는 이상, 본 명세서에서 길이 방향, 폭 방향, 높이 방향은 각각 도 1의 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향에 대응될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 구조물 전개 시스템(1)을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 복수개의 패널을 포함하며, 복수개의 패널이 접철된 상태로 인공위성의 본체(100)의 일측에 배치되는 구조물(200)과, 복수개의 패널을 관통하며, 일단이 본체(100)에 고정되고 타단이 복수개의 패널 중 최외곽 패널에 고정되는 연결 부재(300)와, 본체(100)의 타측에 배치되며, 구조물(200)을 일 방향으로 전개하는 전개 부재(400)와, 본체(100)와 구조물(200)을 지지하는 지지 부재(500)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 인공위성에 포함되어, 인공위성에 탑재된 구조물(200)을 전개하는데 이용될 수 있다. 다만, 본 발명의 구조물 전개 시스템(1)은 인공위성용으로만 사용되는 것은 아니며, 접철된 복수개의 부재를 신속하게 전개하기 위한 목적으로 얼마든지 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 구조물 전개 시스템은 지상에서 태양 전지 패널 또는 안테나 모듈을 전개하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인공위성은 우주 공간에서 대면적의 태양 전지 패널을 전개하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전파 형태로 지구로 전달하는 태양광 발전용 인공위성일 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)이 적용되는 인공위성은 반드시 태양광 발전용 인공위성에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 구조물 전개 시스템(1)은 태양 전지 패널이나, 안테나 모듈을 구비하는 모든 인공위성에 대해 적용이 가능하며, 군사용, 방송통신용, 우주관측용, 기상관측용 등 인공위성의 용도를 한정하지 않는다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 태양 전지 패널을 구비하는 인공위성을 중심으로 설명한다.
도 1에는 인공위성이 육각기둥 형태의 본체(100)를 포함하는 것으로 나타냈으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 인공위성의 본체(100)는 사용 목적이나 기간 또는 기능 등을 고려하여 다양한 형태를 가질 수 있다. 본체(100)는 인공위성의 장비 모듈, 추진 모듈, 구조 모듈 등을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 구조물(200)은 인공위성의 본체(100)의 일측에 위치할 수 있다. 전술한 바와 같이, 구조물(200)은 태양 전지 패널 또는 안테나 모듈 등 접철된 상태에서 전개 가능한 모든 구조물을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 구조물(200)은 복수개의 태양 전지 패널을 포함하는 것으로 설명한다.
도 1의 점선으로 나타낸 바와 같이, 구조물(200)은 복수개의 패널이 접철된 상태로, 인공위성의 본체(100) 일측에 고정될 수 있다. 구조물(200)이 전개된 상태로 지상에서 인공위성을 발사할 경우, 발사 과정에서 인공위성과 구조물(200)에 손상이 발생할 수 있으므로, 구조물(200)은 접철된 상태로 고정될 수 있다. 구조물(200)을 고정하는 장치(미도시)는 특별히 한정하지 않으며, 구조물(200)이 발사 과정에서 전개되지 않되, 전개 과정에서는 용이하게 전개될 수 있는 정도의 결속력을 갖는 장치이면 충분하다. 예를 들어, 구조물(200)은 와이어 또는 버클에 의해 고정될 수 있다. 또한, 고정 장치는 인공위성의 본체(100)의 명령을 전달받아, 해제될 수 있다. 도 1에는 구조물(200)에 포함된 패널의 개수를 4개로 나타냈으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 패널의 개수는 인공위성의 목적 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
구조물(200)은 연결 장치(미도시)에 의해 본체(100)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 연결 장치는 본체(100)와 구조물(200)의 복수개의 패널 중 본체(100)와 접촉하는 패널(제1 패널(200A))을 연결하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 구조물(200)은 접철된 상태 및 전개된 상태에서 본체(100)와의 연결을 유지할 수 있다. 연결 장치는 특별히 한정하지 않으며, 구조물(200)의 접철 또는 전개와 관계 없이 본체(100)와 구조물(200)을 용이하게 연결할 수 있으면 충분하다. 예를 들어, 연결 장치는 본체(100)와 구조물(20)의 일측에 부착되는 힌지 브라켓 또는 본체(100)에 고정된 상태로 피봇(pivot) 운동 가능한 고정 클립 등일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 전개 부재(400)를 더 포함할 수 있다. 전개 부재(400)는 접철된 상태로 고정된 구조물(200)에 대해, 고정을 해제하여 일 방향(이하, '전개 방향'이라고도 함)으로 전개하는 부재이다. 전개 부재(400)는 특별히 한정하지 않으며, 스프링과 같은 탄성 부재를 포함하는 장치 또는 파이로테크닉 분리 장치(pyrotechnic separation device)일 수 있다.
전개 부재(400)로서 탄성 부재가 이용되는 경우, 전개 부재(400)는 구조물(200)이 고정된 본체(100)의 일측에 있어서, 본체(100)와 구조물(200)의 사이에 위치할 수 있다. 여기서 전개 부재(400)는 소정의 압축력으로 압축된 상태일 수 있다. 그리고 인공위성이 지상에서 발사되어 목적하는 위치에 도달하면, 전개 부재(400)는 본체(100)의 통신 모듈, 프로세서 또는 컨트롤러 등으로부터 명령을 전달받아, 압축 상태를 해제한다. 이에 따라, 구조물(200)은 탄성 부재의 복원력에 의해 일 방향으로 전개될 수 있다.
전개 부재(400)로서 파이로테크닉 분리 장치가 이용되는 경우, 인공위성의 발사 과정에서 사용되는 것과 유사한 장치가 이용될 수 있다. 전개 부재(400)는 인공위성 또는 구조물(200)에 손상을 가하지 않으면서, 구조물(200)의 구속 상태를 해제할 수 있다. 접철된 상태로 고정되어 있는 구조물(200)은, 전개 부재(400)로부터 전개력을 전달 받아, 일 방향으로 보다 확실하게 전개될 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 전개 부재(400)를 반드시 포함하는 것은 아니며, 구조물(200)은 전개 부재(400) 없이도 고정 장치의 구속이 해제됨에 따라 일 방향으로 전개될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 지지 부재(500)를 더 포함할 수 있다. 지지 부재(500)는 인공위성의 본체(100)와 구조물(200)을 지지하는 부재이다. 지지 부재(500)는 특별히 한정하지 않으며, 일반적인 링크-조인트 기구 등이 이용될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지 부재(500)는 인공위성의 본체(100) 하단에 배치되어, 본체(100)와 구조물(200)의 하면을 지지할 수 있다. 이 경우, 지지 부재(500)가 구조물(200)의 접철 및 전개에 따라 이동할 수 있도록, 구조물(200)의 하면에는 홈이 형성될 수 있다. 또한, 지지 부재(500)에 의해 하면이 지지되는 구조물(200)의 패널은 본체(100) 측에 가장 가까운 패널(제1 패널(200A))일 수 있다. 다만, 지지 부재(500)의 형상, 구조는 특별히 한정하지 않으며, 인공위성의 구조, 목적 또는 구조물(200)의 형상 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
도 3은 도 1의 Ⅳ-Ⅳ를 따른 단면에 대해 영역 A를 확대하여 나타내는 도면으로서, 도 3a는 구조물(200)이 결합되기 전 상태를 나타내고, 도 3b는 구조물(200)이 결합된 상태를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물(200)의 복수개의 패널은 서로 접촉되는 면에 형성된 요철을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 본체(100)에 연결되는 제1 패널(200A)의 일면에는 오목부(210A)가 형성될 수 있다. 오목부(210A)는 제1 패널(200A)의 일부가 절결되어 형성될 수 있다. 오목부(210A)의 형상은 특별히 한정하지 않으나, 구조물(200)이 전개되는 일 방향을 따라 점차 넓어지는 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 오목부(210A)의 제1a 면(211A)과 제2a 면(212A)이 이루는 각도 θ1과, 제2a 면(212A)과 제3a 면(213A)이 이루는 각도 θ2는 90°를 초과할 수 있다. 또한, 제1a 면(211A)의 길이 d1과 제3a 면(213A)의 길이 d3는 제2a 면(212A)의 길이 d2보다 길 수 있다.
또한, 도 3a를 참조하면, 제1 패널(200A)과 이웃하는 제2 패널(200B)의 일면에는 볼록부(220B)가 형성될 수 있다. 볼록부(220B)의 형상은, 제1 패널(200A)의 오목부(210A)의 형상에 대응될 수 있다. 또한, 제2 패널(200B)의 타면에는 오목부(210B)가 형성될 수 있다. 제2 패널(200B)의 오목부(210B)의 형상은 제1 패널(200A)의 오목부(210A)의 형상과 동일하거나 상이할 수 있다. 마찬가지로, 도시하지 않은 제3 패널(200C)과 제4 패널(200D)에도 오목부와 볼록부가 형성될 수 있다. 다만, 제1 패널(200A)의 볼록부와 제4 패널(200D)의 오목부는 생략될 수 있다.
이와 같이, 구조물(200)의 복수개의 패널은 오목부와 볼록부를 포함하며, 이들 오목부와 볼록부는 서로 결합될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 각각의 패널이 보다 견고하게 결합되어, 구조물(200)의 변형 또는 위치 어긋남이 감소될 수 있다.
다른 실시예로, 본 발명의 구조물 전개 시스템(1)에서, 패널의 오목부와 볼록부에는 각각 접착제와 경화제가 도포될 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 제1 패널(200A)의 오목부(210A)에는 접착제(M1)가 도포될 수 있다. 도 3a에는 접착제(M1)가 오목부(210A)의 제1a 면(211A), 제2a 면(212A), 제3a 면(213A)에 모두 도포된 것으로 나타냈으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 오목부(210A)의 제1a 면(211A), 제2a 면(212A), 제3a 면(213A) 중 어느 하나 이상의 면에 접착제(M1)가 도포될 수 있다. 또한, 제2 패널(200B)의 볼록부(220B)에는 경화제(M2)가 도포될 수 있다. 도 3a에는 경화제(M2)가 볼록부(220B)의 3면 전체에 도포된 것으로 나타냈으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 오목부(210A)의 제1a 면(211A), 제2a 면(212A), 제3a 면(213A)에 대응되는 볼록부(220B)의 면 중 어느 하나 이상의 면에 경화제(M2)가 도포될 수 있다. 마찬가지로, 제2 패널(200B)의 오목부(210B)에도 접착제(M1)가 도포될 수 있다. 또한, 도시하지 않은 제3 패널(200C)과 제4 패널(200D)에도 마찬가지의 방식으로 접착제(M1) 및 경화제(M2)가 도포될 수 있다. 또한, 접착제(M1)와 경화제(M2)가 도포되는 영역은 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 오목부에 경화제(M2)가 도포되고, 볼록부에 접착제(M1)가 도포될 수 있다. 다만, 접착제(M1)와 경화제(M2)는 반드시 오목부 및 볼록부와 함께 사용되는 것은 아니다. 예를 들어, 오목부와 볼록부를 구비하지 않는 평평한 면을 갖는 각각의 패널에 접착제(M1)와 경화제(M2)가 도포될 수도 있다.
이와 같은 구성을 통해, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 각각의 패널이 보다 견고하게 결합함으로써, 구조물(200)의 변형 또는 위치 어긋남을 더욱 저감할 수 있다.
도 4는 도 1의 구조물(200)이 전개되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 연결 부재(300)를 포함한다. 연결 부재(300)는 복수개의 패널을 관통하도록 배치된다. 예를 들어, 연결 부재(300)는 복수개의 패널의 폭 방향 중앙을 관통하도록 배치될 수 있다. 또한, 연결 부재(300)의 일단은 본체(100)에 고정되고, 타단은 구조물(200)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(300)의 타단은 복수개의 패널 중 본체(100)로부터 가장 멀리 떨어진 최외곽 패널(제4 패널(200D))에 고정될 수 있다.
연결 부재(300)는 탄성을 갖는 와이어 형상의 부재일 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(300)는 탄소 섬유로 이루어진 와이어일 수 있다. 연결 부재(300)로서 탄소 섬유를 이용함으로써, 경량화와 고강도를 동시에 달성할 수 있다. 또한, 연결 부재(300)는 단일의 와이어로 이루어지거나, 복수개의 와이어로 구성된 와이어 다발로 이루어질 수 있다. 또한, 연결 부재(300)는 복수개의 와이어를 꼬아 만든 브레이드(braid) 형상을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 구조물(200)은 인공위성(미도시)의 일측에 접철된 상태로 고정될 수 있다(도 4(a)). 연결 부재(300)는 패널 간의 연결 부위에서 돌출된 상태일 수 있다. 여기서 연결 부재(300)는 기 설정된 길이만큼 신장된 상태일 수 있다. 인공위성이 목적하는 위치에 도달하여, 구조물(200)의 구속이 해제되거나, 전개 부재(400)로부터 전개력이 인가되면 구조물(200)은 일 방향으로 전개된다(도 4(b)). 이때, 전개되는 방향의 반대 방향으로 구조물(200)을 당기는 힘이 존재하지 않을 경우, 구조물(200)은 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 복수개의 패널이 분리된 상태로 존재할 수 있다. 본 발명에서는 구조물(200)을 관통하여 배치되는 연결 부재(300)에 의해, 화살표로 나타낸 바와 같이, 구조물(200)을 인공위성의 본체(100) 방향으로 당기는 힘이 발생한다. 또한 전술한 바와 같이 연결 부재(300)는 신장된 상태이므로, 구조물(200)을 인공위성의 본체(100) 방향으로 보다 강하게 당길 수 있다. 이에 따라, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, 복수개의 패널은 서로 접촉된 상태를 유지하도록 일 방향으로 나란히 배치될 수 있다.
도 3에는 연결 부재(300)가 일 방향을 따라 하나만 배치된 것으로 나타냈으나 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 연결 부재(300)는 구조물(200)이 전개되는 일 방향을 따라 서로 이격하여 나란히 배치되는 복수개의 와이어를 포함할 수 있다. 연결 부재(300)가 복수개의 와이어를 포함함으로써, 구조물(200)이 전개될 때 복수개의 패널이 서로 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 5b는 도 5a의 구조물(200)이 결합한 상태를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 5a 및 도 5b는 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 결합 부재(600)를 더 포함할 수 있다. 결합 부재(600)는 내부 공간을 갖는 원통 형상의 부재로서, 복수개의 패널을 관통하도록 배치될 수 있다. 또한, 결합 부재(600)의 내부에는 연결 부재(300)가 배치될 수 있다. 결합 부재(600)의 재질은 특별히 한정하지 않는다. 다만, 결합 부재(600)는 구조물(200)의 접철과 전개에 따라 휘어졌다가 다시 펼쳐질 수 있는 것이 바람직하다.
결합 부재(600)는 복수개의 파이프를 포함할 수 있다. 제1 파이프(600A)는 제1 패널(200A)과 제2 패널(200B)에 삽입될 수 있다. 제2 파이프(600B)는 제2 패널(200B)과 제3 패널(200C)에 삽입될 수 있다. 제3 파이프(600C)는 제3 패널(200C)과 제4 패널(200D)에 삽입될 수 있다. 또한, 제4 파이프(600D)는 제4 패널(200D)에 삽입될 수 있다. 즉, 복수개의 파이프는 복수개의 패널 사이의 결합 부위에 개재되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 구조물(200)이 일 방향으로 전개되었을 때, 연결 부재(300)에 의해 복수개의 패널이 본체(100) 측으로 당겨지면서, 제1 파이프(600A), 제2 파이프(600B), 제3 파이프(600C), 제4 파이프(600D)가 서로 접촉된 상태를 유지하며 구조물(200)을 관통하도록 배치된다. 이러한 구성을 통해, 복수개의 패널이 보다 견고하게 결합될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 구조물 전개 시스템(1)은 경화제 저장조(700)를 더 포함할 수 있다. 경화제 저장조(700)는 인공위성의 본체(100) 내부에 배치될 수 있다. 구조물(200)이 일 방향으로 전개되고, 연결 부재(300)에 의해 본체(100) 측으로 당겨져 복수개의 패널이 서로 접촉되면, 경화제 저장조(700)로부터 결합 부재(600)의 내부로 경화제가 공급된다. 여기서 경화제는 전술한 바와 같이 패널에 도포된 경화제(M-2)와 동일하거나 상이할 수 있다.
결합 부재(600)의 내부로 경화제가 공급되면, 경화제가 결합 부재(600)의 내부에서 경화되어, 결합 부재(600)와 일체의 부재를 형성한다. 여기서, 패널 간의 결합 부위에는 결합 부재(600)가 개재되어 있는 상태이고, 각각의 파이프는 서로 접촉 상태를 유지하고 있으므로, 경화제는 결합 부재(600) 외측으로 유출되지 않는다. 이에 따라, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 연결 부재(300)와, 제1 파이프(600A), 제2 파이프(600B), 제3 파이프(600C), 제4 파이프(600D)와, 경화제는 일체로 구성된 제1 고정 부재(800)를 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 제1 고정 부재(800)는 전개된 구조물(200)을 보다 견고하게 고정할 수 있다.
도 5a 및 도 5b에는 오목부와 볼록부가 형성된 구조물(200) 및 결합 부재(600) 또는 경화제가 동시에 사용되는 것으로 나타냈으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 각각의 패널의 결합면은 요철을 포함하지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메쉬부(240)를 나타내는 도면이다.
다른 실시예로, 본 발명의 구조물 전개 시스템(1)은 메쉬부(240)를 더 포함할 수 있다. 메쉬부(240)는 복수개의 패널 중 구조물(200)의 전개 방향으로 최외곽에 위치하는 패널에 형성될 수 있다. 예를 들어, 메쉬부(240)는 구조물(200)의 전개 방향 단부, 즉, 도 5의 제4 패널(200D)의 전개 방향 단부에 형성될 수 있다. 메쉬부(240)는 그물 형상의 와이어로서, 제4 패널(200D)에 형성된 관통공의 일측에 형성될 수 있다. 연결 부재(300)는 일단이 본체(100)에 고정된 상태에서, 타단이 메쉬부(240)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 구조물(200)이 전개된 후 연결 부재(300)가 구조물(200)을 인공위성의 본체(100) 측으로 당기게 되며, 연결 부재(300)가 보다 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 메쉬부(240)는 탄소 섬유 또는 금속으로 이루어진 와이어일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 커버(250)를 나타내는 도면이다.
또 다른 실시예로, 본 발명의 구조물 전개 시스템(1)은 커버(250)를 더 포함할 수 있다. 도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 커버(250)는 전개 방향으로 돌출된 결합 부재(600)의 단부와 결합될 수 있다. 또한, 연결 부재(300)의 일단은 본체(100)에 고정되고, 타단은 커버(250)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 구조물(200)이 전개된 후 연결 부재(300)가 구조물(200)을 인공위성의 본체(100) 측으로 당기게 되며, 연결 부재(300)가 보다 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 커버(250)는 경화제 저장조(700)로부터 공급된 경화제가 결합 부재(600)의 외측으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 고정 부재(900)를 나타내는 도면이다.
다른 실시예로, 본 발명의 구조물 전개 시스템(1)은 제2 고정 부재(900)를 더 포함할 수 있다. 제2 고정 부재(900)는 패널의 사이에 배치될 수 있다. 도 8을 참조하면, 제2 고정 부재(900)는 바디(910)와 바디(910)로부터 돌출되는 돌출부(920)를 포함할 수 있다. 바디(910)의 형상은 특별히 한정하지 않으나, 양측의 패널을 향해 면적이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 바디(910)의 형상은 평면에서 보았을 때, 제1 패널(200A) 및 제2 패널(200B) 각각을 향할수록 면적이 좁아지는 육각형일 수 있다.
돌출부(920)는 바디(910)의 일측과 타측으로부터 각각 폭 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 돌출부(920)는 바디(910)의 길이 방향 중심으로부터, 폭 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 돌출부(920)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 바디(910)로부터 돌출되어, 바디(910)와 단차를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 돌출부(920)의 길이는 바디(910)의 폭 방향으로의 길이보다 짧은 것이 바람직하다.
연결 부재(300)는 제2 고정 부재(900)의 폭 방향 중심을 관통할 수 있다. 제2 고정 부재(900)의 형상은 관통된 연결 부재(300)를 중심으로 대칭을 이룰 수 있다. 또한, 제2 고정 부재(900)의 형상은 돌출부(920)를 중심으로 대칭을 이룰 수 있다. 이에 따라, 구조물(200)이 전개된 다음, 연결 부재(300)가 인공위성의 본체(100) 측으로 당겨질 때, 제2 고정 부재(900)가 어느 한쪽으로 치우치는 것을 방지할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 복수개의 패널이 보다 견고하게 결합될 수 있다.
제2 고정 부재(900)의 양측에 배치된 패널은 제2 고정 부재(900)의 형상에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1 패널(200A)은 바디(910)의 좌측에 대응되는 오목부(260A)를 가질 수 있다. 또한, 제1b 면(261A)과 제2b 면(262A)은 바디(910)의 좌측면과 접촉하며, 제3b 면(263A)과 제4b 면(264A)은 돌출부(920)의 좌측면과 접촉한다. 또한, 제5b 면(265A)은 제2 패널(200B)과 접촉한다. 또한, 제1 패널(200A)의 형상은 연결 부재(300)를 중심으로 대칭을 이룰 수 있다. 또한, 제2 패널(200B)은 바디(910)의 우측에 대응되는 오목부(260B)를 가질 수 있다. 또한, 제2 패널(200B)도 제1 패널(200A)과 같이 제2 고정 부재(900)의 우측에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 즉, 구조물(200)이 결합된 상태에서, 제1 패널(200A)과 제2 패널(200B)의 일부는 제2 고정 부재(900)와 접촉하고, 나머지 일부는 서로 접촉할 수 있다. 마찬가지로, 제2 고정 부재(900)는 제2 패널(200B)과 제3 패널(200C)의 사이, 제3 패널(200C)과 제4 패널(200D)의 사이에 배치될 수 있으며, 제2 패널(200B), 제3 패널(200C), 제4 패널(200D)은 제2 고정 부재(900)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 단차가 반복되는 제2 고정 부재(900)와 패널 간 결합 구조를 포함함으로써, 구조물(200)이 보다 견고하게 결합될 수 있다. 특히, 패널 간의 위치 어긋남을 현저히 저감할 수 있다.
다른 실시예로, 본 발명에 따른 구조물 전개 시스템(1)은 패널 간의 결합 부위에 이탈 방지 장치를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 있어서, 오목부(210A)의 제1a 면(211A) 및/또는 제3a 면(213A)에 마찰 부재를 배치하여, 볼록부(220B)와의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다. 또한, 오목부(210A)의 제2a 면(212A) 또는 그에 대응되는 볼록부(220B)의 면 중 어느 하나에 홈을 형성하고, 나머지 면에 돌기를 형성하여, 오목부(210A)와 볼록부(220B)의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다. 이러한 구성은 제3 패널(200C)과 제4 패널(200D)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인공위성은 전술한 바와 같은 구조물 전개 시스템(1)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 인공위성은 본체(100)와, 복수개의 패널을 포함하며, 복수개의 패널이 접철된 상태로 본체의 일측에 배치되는 구조물(200)과, 복수개의 패널을 관통하며, 일단이 본체(100)에 고정되고 타단이 복수개의 패널 중 최외곽 패널에 고정되는 연결 부재(300)와, 본체(100)의 타측에 배치되며, 구조물(200)을 일 방향으로 전개하는 전개 부재(400) 및 본체(100)와 구조물(200)을 지지하는 지지 부재(500)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은, 복수개의 패널을 관통하는 연결 부재(300)를 이용하여, 일 방향으로 전개되는 구조물(200)을 용이하게 정렬할 수 있다. 또한, 복수개의 패널 사이에 요철을 형성하거나, 고정 부재를 배치함으로써, 복수개의 패널 간의 결합을 보다 견고하게 할 수 있다. 이에 따라, 간단한 구성으로도 구조물(200)의 변형 또는 위치 어긋남을 저감할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 전개 시스템(1)은, 인공위성에 포함됨으로써, 태양광 발전용 인공위성의 태양 전지 패널을 우주 공간에서 전개하는데 이용될 수 있다. 이에 따라, 대면적의 태양 전지 패널을 우주 공간에서 간단하게 전개할 수 있어, 고효율의 태양광 발전이 가능하다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 구조물 전개 시스템
100: 본체
200: 구조물
300: 연결 부재
400: 전개 부재
500: 지지 부재
600: 결합 부재
700: 경화제 저장조
800: 제1 고정 부재
900: 제2 고정 부재

Claims (13)

  1. 서로 분절된 복수개의 패널을 포함하며, 상기 복수개의 패널이 접철된 상태로 인공위성의 본체의 일측에 배치되는 구조물;
    일단이 상기 본체에 고정된 상태에서 각각의 상기 패널을 길이 방향으로 관통하여 배치되어, 타단이 상기 복수개의 패널 중 최외곽 패널에 고정되는 연결 부재;
    상기 본체의 타측에 배치되며, 상기 구조물을 일 방향으로 전개하는 전개 부재;
    상기 본체와 상기 구조물을 지지하는 지지 부재;를 포함하는, 구조물 전개 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 패널은
    상기 전개 부재에 의해 상기 일 방향으로 전개되되, 상기 연결 부재에 의해 상기 본체측으로 당겨져, 서로 결합되는, 구조물 전개 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 패널은
    일면에 도포된 접착제 및;
    상기 일면과 결합하는 타면에 도포된 경화제;를 더 포함하는, 구조물 전개 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 패널은
    일면에 형성된 오목부; 및
    상기 오목부와 결합하는 타면에 형성된 볼록부;를 더 포함하는, 구조물 전개 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 연결 부재는
    상기 구조물이 전개되는 일 방향을 따라 나란히 배치되며, 일단이 상기 본체에 고정되고, 타단이 상기 구조물의 전개 방향 단부에 고정되는 복수개의 와이어를 포함하는, 구조물 전개 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    내부에 상기 연결 부재가 삽입되는 내부 공간을 가지며, 상기 복수개의 패널을 관통하는 파이프 형상의 결합 부재;를 더 포함하는, 구조물 전개 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 결합 부재는
    상기 복수개의 패널의 사이에 복수개 배치되되, 상기 복수개의 결합 부재는 상기 복수개의 패널이 결합함에 따라 서로 맞닿는, 구조물 전개 시스템.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 본체의 내부에 배치되는 경화제 저장조;를 더 포함하고,
    상기 경화제 저장조로부터 상기 결합 부재의 내부로 경화제가 공급되어, 상기 연결 부재, 상기 결합 부재 및 상기 경화제가 일체의 제1 고정 부재를 형성하는, 구조물 전개 시스템.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 결합 부재는
    상기 일 방향의 단부가 상기 패널의 외측으로 돌출되며, 커버에 의해 폐쇄되는, 구조물 전개 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 최외곽 패널은
    상기 연결 부재의 타단이 고정되는 메쉬부;를 더 포함하는, 구조물 전개 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 패널의 사이에 배치되며, 상기 연결 부재가 관통되는 제2 고정 부재;를 더 포함하는, 구조물 전개 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 고정 부재는
    상기 일 방향을 따라 형성된 하나 이상의 단차를 포함하고,
    상기 제2 고정 부재와 이웃하는 상기 패널은 상기 제2 고정 부재의 형상에 대응되는 형상을 갖는, 구조물 전개 시스템.
  13. 본체;
    서로 분절된 복수개의 패널을 포함하며, 상기 복수개의 패널이 접철된 상태로 상기 본체의 일측에 배치되는 구조물;
    일단이 상기 본체에 고정된 상태에서 각각의 상기 패널을 길이 방향으로 관통하여 배치되어, 타단이 상기 복수개의 패널 중 최외곽 패널에 고정되는 연결 부재;
    상기 본체의 타측에 배치되며, 상기 구조물을 일 방향으로 전개하는 전개 부재; 및
    상기 본체와 상기 구조물을 지지하는 지지 부재;를 포함하는, 인공위성.
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