KR102267762B1

KR102267762B1 - 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치

Info

Publication number: KR102267762B1
Application number: KR1020190163273A
Authority: KR
Inventors: 원영진
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-23
Also published as: KR20210072934A

Abstract

위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치에 관한 것으로, 위성체의 구조를 이용하여 태양전지판을 위성체에 밀착하여 장착할 수 있는 구조로 형성되되, 구조 형상 및 특성을 이용하여 태양전지판을 자동으로 안정적이게 전개할 수 있으며, 힌지를 이용한 간단한 구조로 구성된 구동 장치로 태양전지판의 각도를 조정할 수 있어 위성 운영을 간소화 하여 태양 지향을 용이하게 하여 전력 생산량을 향상시키는 장치를 제공할 수 있다.

Description

위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치{Deployment and Driving Mechanism of Solar Panel for Satellite}

본 발명은 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위성체에 부착되어 전개되는 태양전지판이 태양광을 이용해 최대로 전력을 생산할 수 있도록 태양전지판을 전개해주는 구동 장치에 관한 것이다.

위성체가 임무궤도에 도달하기 위해 위성체는 발사체에 내장되어 지상에서 발사되며, 발사체가 적정 궤도에 도착하여 탈락되고, 발사체에 내장되어 있던 위성체가 분리되며 임무궤도에 위치되게 된다.

위성체는 발사체 내부에 내장되어 발사되기 때문에 위성체의 형태 및 부피가 발사체의 효율에 영향을 미쳐 위성체는 최소한의 부피로 발사체에 내장되는 것이 적절하다. 또한, 임무궤도에 도착한 위성체는 임무를 수행하기 위한 전력을 생산하여야 하며, 전력 생산을 위해 위성체는 태양전지판을 구비하고 임무궤도에서 태양전지판을 펼쳐 태양광을 받아 전력을 생산한다.

일반적으로 위성체는 장기 임무를 수행하여야 하며 위성체 내의 시스템을 사용하기 위해서는 많은 전력을 필요로 한다. 따라서 태양전지판은 장기간 사용될 수 있도록 손상되지 않고 전개시킬 수 있는 태양전지배열기를 구비하여야하며, 태양전지판의 크기가 최대로 형성되어 최대한의 면적을 이용하여 태양광을 흡수할 수 있어야하고, 전력 생산에 효율적인 구조를 가지며 위성체에 구비되는 것이 용이하다.

한편, 종래의 위성체는 보통 고정형 태양전지배열기 및 전개형 태양전지배열기를 이용하여 위성체로부터 태양전지판을 전개한다.

고정형 태양전지배열기는 일반적으로 접혀서 구비되는 태양전지판의 한 부분이 위성체에 고정되어 발사체에 내장되며, 임무궤도에 도달하여 태양전지판을 전개할 때 고정되지 않은 태양전지판의 다른 부분이 펼쳐지며 전개한다.

이러한 고정형 태양전지배열기는 태양전지판을 전개하기 위한 동작이 간단하여 사용이 용이한 장점이 있지만, 태양전지판이 태양과 수직하며 효과적으로 태양광을 흡수하도록 태양을 지향하기 위해서는 위성체 자체의 위치를 변경하여야 하기 때문에 태양 지향하기 위한 위치의 미세 조정이 어렵고, 태양전지판의 한 면이 위성체와 접하며 장착되어있기 때문에 태양전지판에 태양광의 흡수로 인해 발생되는 열에 대해서 방출이 어려워 태양전지배열기의 온도가 상승하여 열효율이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 전개형 태양전지배열기는 일반적으로 태양전지판을 복수회 접어 위성체의 한 부분에 장착되어 발사체에 내장되며, 임무궤도에 도달하여 태양전지판을 전개할 때 복수회 접혀진 태양전지판을 별도의 메커니즘을 사용하여 펼쳐 전개한다.

이러한 전개형 태양전지배열기는 태양전지판이 위성체에 장착되는 면적이 적어 고정형 태양전지배열기보다 열방출이 용이한 장점이 있지만, 복수회 접혀 구비되는 태양전지판을 전개하기 위한 메커니즘이 복잡하며, 태양을 지향하기 위해서 구비되는 별도의 태양전지배열기 구동 어셈블리(Solar Array Drive Assembly) 장치와 같은 별도의 복잡한 장치를 위성체에 부착하여 위치를 조정하기 때문에, 태양전지배열기를 설치 및 설계하는데에 어려움이 있고, 시스템이 복잡하게 구성되어 있어 보수에 용이하지 못하다는 단점이 있다.

한국특허등록 제 2013-0033136호("형상기억합금을 이용한 저충격 및 고강성 인공위성용 힌지 장치 및 그 힌지장치가 결합된 인공위성")

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 발사체에 효율적으로 공간을 사용하며 위성체를 내장시키기 위하여 태양전지판의 부피를 최소화하여 위성체에 부착하고, 솔라셀이 태양광을 흡수하며 전력을 생산하기 때문에 태양전지판이 효과적으로 열방출 할 수 있는 구조를 가져 열효율을 상승시키며, 전력생산의 효율을 상승시키기 위해 태양과 태양전지판이 수직이 되도록 태양 지향하기위한 구동장치의 구성 및 동작을 단순화시켜 위성 운영을 간소화 하며 태양 지향을 용이하도록 구성되는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치는 하나의 모서리를 공유하는 적어도 한 쌍의 지지면을 가지는 위성체; 상기 모서리에 구비되는 힌지; 각각의 상기 지지면에 면접 배치되며, 일측이 상기 힌지에 결합하는 적어도 한 쌍의 태양전지판; 및 각각의 상기 태양전지판을 상기 지지면으로부터 분리 전개시키는 전개시스템;을 포함하고, 상기 힌지는, 상기 힌지의 중심축을 회전시키는 회전구동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전개시스템은, 상기 태양전지판이 상기 지지면과 면접하도록 상기 태양전지판의 타측을 상기 위성체와 고정시키는 고정구조체를 포함하여 형성되며, 상기 고정구조체가 상기 위성체와 분리되는 것으로 상기 태양전지판이 상기 위성체로부터 분리되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전개시스템은, 상기 힌지와 상기 태양전지판 사이에 구비되는 탄성구조체를 포함하여 형성되며, 상기 탄성구조체는 판스프링으로 형성되어, 상기 위성체로부터 분리된 상기 태양전지판이 판스트링의 탄성에 의해 전개되는 것을 특징으로 한다.

또한, 각각의 상기 태양전지판은, 서로 마주보는 면에 댐퍼구조체를 더 구비하여 형성되고, 상기 태양전지판은 상기 댐퍼구조체가 서로 접하며 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양전지판은, 태양과 상기 태양전지판의 각도를 측정하여 상기 위성체에 전달하는 태양센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 회전구동체는, 상기 힌지의 중심축을 상기 태양센서가 측정한 각도에 따라 상기 태양전지판이 태양과 수직이 되도록 회전시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 회전구동체는 스텝모터로 형성되되, 상기 힌지의 중심축 일끝단에 상기 스텝모터가 결합되어, 상기 스텝모터의 회전에 의해 상기 태양전지판이 회전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양전지판은, 상기 지지면 이내에 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 힌지는 중공이 형성되어, 상기 중공 내부로 상기 태양전지판의 배선이 통과하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양전지판은 하나의 면으로 형성되거나, 서로 힌지테이프로 연결되는 복수개로 형성되어, 상기 지지면에 접혀 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 위성체는, 구비되는 상기 태양전지판으로부터 벗어난 상측에, 위성 통신용 안테나를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치는 태양전지판이 위성체에 밀착되어 설치되므로 최소한의 부피를 가지며 발사체에 내장될 수 있어 발사체 수용이 용이하며, 단순한 구조를 이용하여 태양전지판을 전개 및 안정시킬 수 있어 구동장치의 부피를 최소화하며 설치할 수 있고, 태양전지판이 위성체와 분리되며 전개되기 때문에 태양전지판의 온도 성능이 향상되어 전력 생산 효율이 향상되는 효과가 있으며, 힌지를 이용한 단순한 동작을 통해 태양전지판이 태양 지향하도록 형성시킬 수 있어 위성 운영을 간소화하며 단순한 시스템으로 태양 지향의 성능을 향상시킬 수 있고, 위성체의 형태 및 크기에 최적화하여 태양전지판의 구조를 설계할 수 있어 전력 생산량을 향상시킬 수 있으며, 태양전지판의 배선을 보호할 수 있도록 설계하여 우주 방사선으로부터 방사능 차폐 효과를 얻을 수 있다

도 1은 본 발명의 태양전지판 전개 전 위성체의 사시도
도 2는 본 발명의 태양전지판 전개 후 위성체의 사시도
도 3은 본 발명의 태양전지판 및 힌지의 부분 사시도
도 4의 (a)는 본 발명의 수평으로 전개된 태양전지판 및 위성체의 측면도
도 4의 (b)는 본 발명의 힌지에 의해 회전한 태양전지판 및 위성체의 측면도
도 5는 본 발명의 태양 지향하는 태양전지판 및 위성체의 개념도
도 6은 본 발명의 태양전지판의 구성도
도 7은 본 발명의 위성체 측면도 및 부분 확대도
도 8은 본 발명의 전개시스템에 의해 전개된 태양전지판이 구비된 위성체 측면도 및 부분 확대도
도 9는 본 발명의 확장된 태양전지판을 구비하는 위성체
도 10은 본 발명의 확장된 태양전지판을 전개한 위성체

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 발사체에 내장되는 위성체(100)가 전력을 생산하기 위해 구비하는 위성용 태양전지판(300)의 전개 및 구동 장치로, 하나의 모서리(110)를 공유하는 적어도 한 쌍의 지지면(120)을 가지는 위성체(100), 상기 모서리(110)에 구비되는 힌지(200), 각각의 상기 지지면(120)에 면접 배치되며, 일측이 상기 힌지(200)에 결합하는 적어도 한 쌍의 태양전지판(300) 및 각각의 상기 태양전지판(300)을 상기 지지면(120)으로부터 분리 전개시키는 전개시스템(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1 및 2를 참고하면, 상기 위성체(100)는 하나 이상의 상기 모서리(110)를 포함하고, 상기 모서리(110)를 공유하는 한 쌍의 상기 지지면(120)이 상기 모서리(110)의 양 측에 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 위성체(100)는 상기 모서리(110) 및 상기 지지면(120)이 포함되어 형성되는 것이면 형태상관 없이 형성될 수 있다. 상기 위성체(100)는 일방향으로 연장되는 일정 이상의 길이를 가지며 형성될 수 있고, 상기 모서리(110)는 상기 위성체(100)의 길이방향을 따라 형성되는 것이 적절하며, 상기 모서리(110)는 상기 위성체(100)에 하나 이상으로 형성되는 것이면 상관없기 때문에 상기 위성체(100)는 다각형으로 형성될 수 있다.

상기 지지면(120)은 상기 태양전지판(300)이 구비될 수 있도록 일정 면적 이상으로 형성되는 것이 적절하며, 상기 태양전지판(300)이 밀착될 수 있도록 상기 태양전지판(300)과 유사한 형태로 형성되는 것이 적절하고, 한 쌍의 상기 지지면(120)은 그 면적 또는 형태가 같거나 다를 수 있으며, 상기 태양전지판(300)이 배치될 수 있는 형태로 형성되면 상관없다.

도 3을 참고하면, 상기 힌지(200)는 회전 가능하도록 회전축을 포함하는 힌지중심축(210) 및 상기 힌지중심축(210) 주위에 형성되되, 상기 힌지중심축(210)과 회전 가능하게 연결되며 외부의 부재를 접합해 상기 힌지(200)와 고정해주는 부재접합부(220)를 포함하여 형성되는 경첩인 것을 특징으로 한다. 상기 부재접합부(220)는 상기 힌지중심축(210)의 양측 방향으로 형성될 수 있으며, 한 쌍의 상기 부재접합부(220)가 복수개 형성되며 상기 힌지(200)에 구비될 수 있고, 상기 부재접합부(220)의 방향이 서로 교차되며 배열되도록 형성될 수 있으며, 각각의 방향에 해당하는 상기 부재접합부(220)가 각각의 상기 지지면(120) 위에 구비되도록 형성될 수 있다. 상기 힌지(200)는 상기 모서리(110)를 따라서 상기 힌지중심축(210)이 상기 위성체(100)의 상기 모서리(110)에 위치되는 것을 특징으로 하며, 상기 부재접합부(220)는 상기 태양전지판(300)의 일측과 결합하여 상기 태양전지판(300)을 고정하는 것을 특징으로 한다.

상기 힌지(200)는 회전 가능하도록 회전구동체(230)를 포함하여 상기 위성체(100)에 구비될 수 있는데, 상기 회전구동체(230)는 상기 힌지(200)의 중심축을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 구동될 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 회전구동체(230)는 상기 힌지(200)를 회전시키며 상기 힌지(200)에 결합된 상기 태양전지판(300)의 각도를 조정하기위해 구비되는 것으로, 상기 태양전지판(300)을 태양과 수직으로 위치시켜 전력 생산량을 최대로 하기위한 상기 태양전지판(300) 태양 지향 구동 시, 보다 쉽고 단순한 동작으로 정밀하게 각도를 조정할 수 있는 효과가 있다.

도 4는 본 발명의 상기 회전구동체(230) 동작의 일실시예로, 상기 회전구동체(230)는 스텝모터(230)로 형성될 수 있으며, 상기 스텝모터(230)는 스텝모터 구동축(231)을 통해 상기 힌지(200)와 결합할 수 있다. 상기 스텝모터(230)는 상기 힌지중심축(210) 일끝단에 구비될 수 있으며, 상기 스텝모터 구동축(231)이 상기 힌지중심축(210)에 삽입되며 상기 힌지(200)와 결합될 수 있으며, 상기 스텝모터(230)의 움직임에 의해 상기 스텝모터(230)의 구동축이 회전하고 상기 구동축과 결합된 상기 힌지중심축(210)이 회전하여 상기 힌지(200)의 상기 부재접합부(220)에 고정되어있는 상기 태양전지판(300)이 각도를 바꾸며 태양을 지향할 수 있도록 구비될 수 있다.

도 5를 참고하면, 상기 스텝모터(230)는 상기 위성체(100)에서 특정 펄스 신호를 보내면 상기 스텝모터(230)는 펄스 신호를 수신하고, 수신된 펄스의 개수를 카운트 하여 해당 스텝만큼 정해진 각도로 (+) 또는 (-) 방향으로 상기 스텝모터(230)가 회전하며 상기 스텝모터 구동축(231)을 회전시키는 것을 특징으로 한다. 상기 스텝모터(230)는 단순한 구조로 구성되며 작동 시스템이 단순하게 형성되어 있지만, 보다 정밀하게 각도를 조정할 수 있어, 단순한 동작으로 상기 태양전지판(300)의 각도를 보다 면밀히 조정할 수 있어, 상기 태양전지판(300)의 태양 지향 구동에 있어 용이하다는 장점이 있다.

도 6을 참고하여 설명하면, 상기 태양전지판(300)은 일반적으로 위성에 전력을 공급하기 위해 태양광을 흡수하여 전력을 생산하는 장치로, 일반적으로 복수개의 솔라셀(310), 솔라셀(310)과 관련된 배선(320) 및 솔라셀(310)과 배선(320)을 장착하기 위한 패널구조체로 형성될 수 있으며, 상기 태양전지판(300)은 이러한 구성을 포함하고 있는 일반적인 태양전지배열기일 수 있다.

상기 태양전지판(300)은 전면에는 솔라셀(310)이 위치되고, 후면은 솔라셀(310)을 연결하는 상기 배선(320)들이 위치될 수 있으며, 복수개의 상기 부재접합부(220)의 사이에 공간이 형성될 수 있으며, 상기 힌지(200) 내부에 별도의 중공(240)이 형성되어, 상기 배선(320)들이 상기 힌지(200) 내부를 통과하며 위성체(100) 내부로 구비될 수 있고, 상기 배선(320)을 힌지(200) 구조 속에 구비시키는 것으로 생산되는 전력을 이동시키는 배선(320)을 구조적으로 보호하고 우주 방사선으로부터 방사선을 차폐할 수 있어 보다 안전하게 상기 배선(320)을 구비하여 생산한 전력을 이송할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1 및 2를 참고하면, 상기 태양전지판(300)은 한 쌍으로 형성되어 각각의 상기 지지판과 면접 배치하며 구비되며, 상기 힌지중심축(210)을 기준으로 양측에 형성되는 상기 부재접합부(220)와 각각 상기 태양전지판(300)의 일측이 결합되며 위치될 수 있고, 상기 태양전지판(300)이 최소한의 부피로 구비되기 위해서, 상기 태양전지판(300)은 상기 지지판의 면적 이내의 크기로 구비되는 것이 적절하다. 상기 태양전지판(300)은 상기 위성체(100)에 최소한의 면적으로 구비될 수 있기 때문에, 위성체(100)가 발사체에 수용이 용이한 장점이 있다.

상기 태양전지판(300)은 태양과 상기 태양전지판(300)의 각도를 측정하여 상기 위성체(100)에 전달하는 태양센서(330)를 더 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 태양센서(330)는 상기 솔라셀(310)이 형성되는 면에 구비되는 것이 적절하고, 상기 태양전지판(300)에 하나 이상 구비될 수 있으며, 상기 태양전지판(300)의 가장자리를 따라 일정가격으로 구비되거나, 상기 태양전지판(300)의 면적을 고려하여 개수 및 위치를 선정하여 구비할 수 있다.

상기 태양센서(330)는 상기 솔라셀(310)이 수신하는 태양광의 전류랑을 측정하여 상기 태양전지판(300)과 태양의 각도를 측정하여 상기 위성체(100)에 전달할 수 있으며, 상기 위성체(100)에 포함되어 있는 자세제어 로직을 통해 상기 태양전지판(300)이 이동해야 하는 각도를 계산하여 펄스신호를 산출하여 상기 스텝모터(230)에 송신하고, 펄스신호를 수신한 상기 스텝모터(230)는 해당되는 스텝만큼 각도를 회전시켜, 상기 태양전지판(300)이 계속해서 태양과 수직되는 각도로 이동하도록 구비될 수 있다. 상기 태양센서(330), 상기 위성체(100) 및 상기 스텝모터(230)의 통신 교환만으로 정보를 계산하고 상기 힌지(200)를 회전시켜 상기 태양전지판(300)의 위치를 변경시킬 수 있기 때문에, 보다 단순한 시스템 구축이 가능하여 위성 운영을 간소화 할 수 있고, 전력 생성량을 향상시킬 수 있으며, 태양 지향을 좀 더 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 위성체(100)에 자이로스코프 센서 및 별추적기 센서를 더 구비하여, 상기 센서들이 다양한 정보를 이용하여 위성의 포지션을 파악하여 상기 자세제어 로직에 전송할 수 있고, 자이로스코프 센서 또는 별추적기 센서가 측정한 정보를 개별 또는 통합하여 상기 태양전지판(300)이 이동해야하는 각도를 계산할 수 있으며, 상기 자이로스코프, 별추적기 및 태양센서(330) 중 하나 이상을 구비하여, 상기 자세제어 로직에 하나 이상의 정보를 통합하여 상기 위성체(100)의 보다 정확한 위치를 파악하여 각도를 계산함으로써, 상기 태양전지판(300)과 태양의 수직이 되는 각도에 대한 정확도를 향상시켜 전력 생산 효율을 상승시킬 수 있다.

상기 태양전지판(300)은 상기 위성체(100)에 밀착되어 구비된 후 발사체에 내장되어 지상에서 발사되어 임무궤도에서 발사체를 탈피하며 상기 위성체(100)에 접혀 구비되었던 상기 태양전지판(300)을 전개하여 태양광을 이용해 상기 위성체(100)가 사용하여야 하는 전력을 최대의 효율로 생산하여 사용하여야 한다.

도 7 및 8은 상기 전개시스템(400)에 의해 전개되는 상기 태양전지판(300)의 일실시예이며, 상기 전개시스템(400)은 상기 태양전지판(300)을 전개하는 시스템으로, 상기 태양전지판(300)이 상기 지지면(120)과 면접하며 고정되도록 상기 위성체(100)와 상기 태양전지판(300)을 고정시키는 고정구조체(410)와, 사아기 위성체(100)로부터 분리된 상기 태양전지판(300)이 펼쳐 전개되도록 전개 동작을 돕는 탄성구조체(420), 상기 태양전지판(300)이 상기 힌지(200)의 움직임을 따라 전개를 완료하며 수평이 될 때 상기 태양전지판(300)의 손상을 예방하며 상기 태양전지판(300)의 위치를 고정시켜주는 댐퍼구조체(430)를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 고정구조체(410)는 상기 위성체(100) 및 상기 태양전지판(300)을 고정시키는 장치로, 상기 위성체(100)가 임무궤도에 도달하여 발사체로부터 탈락되면, 상기 위성은 전개신호를 송신하고, 전개신호를 통해 상기 고정구조체(410)가 상기 위성체(100)에서 탈락되며 상기 지지면(120)에 밀착되어 있던 상기 태양전지판(300)이 상기 위성체(100)와 분리되는 장치로 구성될 수 있다. 상기 고정구조체(410)는 하나의 큰 형태로 형성되어 상기 위성체(100)와 상기 태양전지판(300)을 고정할 수 있으며, 또는 소정의 크기로 형성되어 복수개로 구비될 수 있고, 상기 위성체(100)와 상기 태양전지판(300)이 고정될 수 있는 정도의 크기 및 개수를 가지며 형성되면 상관없다.

상기 고정구조체(410)는 나사 같은 것으로 형성되어 상기 태양전지판(300)을 상기 위성체(100)에 고정할 수 있으며, 상기 위성체(100)가 전개신호를 수신하면 나사를 끊거나 또는 절단시키는 것으로 상기 위성체(100)로부터 상기 고정구조체(410)를 탈락시킬 수 있다. 상기 고정구조체(410)가 상기 위성체(100)와 분리되기 위해서 상기 고정구조체(410)가 폭약방식(Electronically Explosive Device) 또는 비폭약방식(Non Explosive Actuator)으로 상기 위성체(100)와 고정되어 있을 수 있다. 폭약방식은 나사에 폭발물을 구비하여 상기 위성체(100)가 전개신호를 수신하면 나사에 구비되어 있는 폭발물이 터지며 나사를 상기 위성체(100)로부터 탈락시키는 방식이며, 비폭약방식은 나사에 코일을 감아 상기 위성체(100)에 고정시켜 상기 위성체(100)가 전개신호를 수신하면 코일에 전류를 흘려보내 코일을 녹여 상기 위성체(100)로부터 탈락시키는 방식이다. 상기 고정구조체(410)는 상기 언급한 구조 및 방법 이외에도, 적은 부피를 차지하며 상기 태양지지판과 상기 위성체(100)를 고정할 수 있도록 형성되는 것이면 상관없이 상기 위성체(100)에 구비될 수 있다.

본 발명의 상기 고정구조체(410)는 한 쌍의 상기 태양전지판(300)에 각각 하나 이상으로 구비되며, 상기 전개신호를 수신하면 상기 위성체(100)와 상기 태양전지판(300)을 연결하고 있던 모든 상기 고정구조체(410)가 탈락되는 것으로, 한 쌍의 상기 태양전지판(300)이 상기 부재접합부(220)와 결합되어 있는 부분을 제외한 면적에 대해 상기 위성체(100)와 분리 전개 시키는 것을 특징으로 한다. 상기 고정구조체(410)를 통해 상기 위성체(100)에 부착되어 있는 상기 태양전지판(300)이 상기 힌지(200)를 중심으로 양측으로 상기 위성체(100)와 분리되며 전개되는 것을 특징으로 하며, 상기 태양전지판(300)이 상기 위성체(100)와 밀착되어 있다가 분리되며 외부와 접촉하는 면적이 증가하여 상기 태양전지판(300)에 발생되는 열을 외부로 방출하는 열 방출이 효과적으로 발생되며 상기 태양전지판(300)의 온도를 낮출 수 있어 상기 태양전지판(300)의 온도 성능을 향상시키는 효과가 있다.

상기 전개시스템(400)은 상기 고정구조체(410)가 탈락하며 상기 태양전지판(300)이 상기 위성체(100)로부터 분리된 후 상기 태양전지판(300)이 위치되어야 하는 적절한 위치로 전개시켜주는 별도의 전개 장치를 구비할 수 있다. 본 발명은 상기 위성체(100)가 최소한의 부피로 발사체에 장착되며, 간단한 장치를 이용하여 위성 운영을 간소화할 수 있도록 하기 위해 본래의 형태로 돌아가려는 탄성의 성질을 가지는 상기 탄성구조체(420)를 이용하여 간단한 구조로 상기 태양전지판(300)을 전개하는 것을 특징으로 한다.

상기 탄성구조체(420)는 상기 고정구조체(410)가 탈락하며 상기 태양전지판(300)이 상기 위성체(100)로부터 분리된 후 상기 태양전지판(300)이 가장 효율적으로 전력을 생산할 수 있는 형태로 쉽게 전개될 수 있도록 하기 위해 구비되는 것이다. 상기 탄성구조체(420)는 탄성의 성질을 가지고 있는 것이면 상관없이 사용될 수 있고, 상기 탄성 구조체는 인장 또는 압축되어 있다가 본래의 형태로 돌아갈 수 있도록 설치되면 위치 상관없이 상기 위성체(100)에 구비될 수 있다.

본 발명의 일실시예로, 상기 탄성구조체(420)는 판스프링일 수 있으며, 상기 태양전지판(300)과 상기 부재접합부(220) 사이에서, 판스프링은 본래의 형태로 돌아가려는 판의 휨 변형을 이용한 스프링으로, 하나의 판을 굽혀 형성되는 단판스프링이거나, 하나 이상의 판을 겹쳐 형성되는 겹판스프링으로 형성될 수 있다. 상기 탄성구조체(420)는 상기 태양전지판(300) 및 상기 부재접합부(220) 사이에 구비될 수 있으며, 상기 부재접합부(220) 내부에 내장되며 구비되도록 형성될 수 있다.

상기 탄성구조체(420)는 상기 태양전지판(300)이 상기 고정구조체(410)를 통해 상기 위성체(100)에 고정되어 있을 때 상기 탄성구조체(420)가 인장 또는 압축되어 있는 상태이며, 상기 고정구조체(410)가 상기 위성으로부터 탈락하며 상기 태양전지판(300)의 고정력이 풀렸을 때 상기 탄성구조체(420)가 원래의 형태로 돌아가려는 탄성을 이용하여 한 쌍의 상기 태양전지판(300)이 서로 수직이 되는 위치로 자연스럽게 전개 될 수 있다. 상기 탄성구조체(420)를 사용함으로써 별도의 전개장치를 구비하지 않고 최소한의 부피로 상기 위성체(100)에 부착될 수 있고, 전력을 사용하지 않고 상기 태양전지판(300)을 전개할 수 있어 단순한 구성으로 보다 간편하며 효율적으로 상기 태양전지판(300)을 전개할 수 있는 장점이 있다.

상기 전개시스템(400)은 상기 탄성구조체(420)에 의해 전개된 상기 태양전지판(300)이 손상되지 않으며 위치를 고정할 수 있도록 별도의 위치 고정 장치를 구비할 수 있고, 상기 태양전지판(300)이 서로 고정되도록 하는 장치이면 상관없이 사용될 수 있다. 본 발명은 상기 태양전지판(300)이 태양 지향을 통해 최대의 효과로 전력을 생산하기 위해 서로 평행 하도록 전개되는 것을 특징으로 하며, 상기 태양 전지판이 서로 평행이 될 때 인접하는 면에 상기 댐퍼구조체(430)를 더 구비하여 상기 태양전지판(300)이 서로 평행하도록 전개된 후 상기 댐퍼구조체(430)에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다. 상기 댐퍼구조체(430)는 전개가 완료된 상기 태양전지판(300)의 위치를 고정시키기 위한 것으로, 위치를 고정시킬 때 발생할 수 있는 상기 태양전지판(300)의 손상을 방지하도록 진동을 흡수할 수 있는 장치를 더 구비하여 형성될 수 있다.

본발명의 일실시예로, 상기 댐퍼구조체(430)는 댐퍼를 포함하여 형성될 수 있으며, 댐퍼를 이용하여 상기 태양전지판(300)이 서로 고정될 때 발생할 수 있는 진동을 흡수하며 보다 안전하게 상기 태양전지판(300)을 고정할 수 있도록 하기 위해 구비될 수 있다. 상기 댐퍼구조체(430)는 전개된 상기 태양전지판(300)이 서로 마주 보게 되는 면에 형성될 수 있으며, 전개가 완료된 상기 태양전지판(300)이 상기 댐퍼구조체(430)에 의해 서로 접하도록 형성되는 것이 적절하다. 상기 댐퍼구조체(430)는 상기 힌지(200)와 결합되는 상기 태양전지판(300)의 일측면에 형성되는 것이 적절하며, 상기 댐퍼구조체(430)는 일정 이상의 넓이로 형성되어 복수개로 상기 태양전지판(300)의 일측면에 일정한 간격으로 구비될 수 있으며, 상기 태양전지판(300)의 일측면의 길이로 형성되어 일측면 전체를 보호하며 구비될 수 있다.

도 9를 참고하면, 상기 위성체(100)는 큰 용량의 전기를 생성할 수 있도록 확장된 상기 태양전지판(300)을 구비할 수 있으며, 상기 태양전지판(300)은 한 쌍의 상기 태양전지판(300)으로 형성되되, 상기 태양전지판(300)이 연결부를 더 구비하여, 서로 연결부를 통해 연결되어 있는 복수개로 형성되어 복수개의 상기 태양전지판(300)이 접혀서 상기 힌지(200)를 중심으로 각각의 지지면(120)에 면접되며 형성될 수 있다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 일실시예로 상기 연결부는 힌지테이프(340)로 형성될 수 있으며, 복수개의 상기 태양전지판(300)은 지상에서 힌지테이프(340)로 연결된 후 상기 위성체(100)에 접혀서 구비될 수 있다. 상기 힌지테이프(340)는 최소한의 두께로 형성되어 상기 태양전지판(300)을 연결할 수 있으며, 접혀진 복수개의 상기 태양전지판(300)이 상기 고정구조체(410)의 탈락으로 상기 위성체(100)로부터 분리된 후, 자연스럽게 펼쳐지며 복수개의 상기 태양전지판(300)이 전개될 수 있으며, 또는 상기 힌지테이프(340)의 근방에 다른 상기 고정구조체(410)를 더 구비하여, 상기 고정구조체(410)가 탈락하며 복수개의 상기 태양전지판(300)이 전개되도록 형성될 수 있다.

복수개의 상기 태양전지판(300)도 접혀진 크기가 상기 지지면(120)의 크기 이하로 형성되어 상기 지지면(120) 내에 구비될 수 있기 때문에 확장 형성된 상기 태양전지판(300)은 상기 위성체(100)에 접혀서 구비되어 최소한의 부피를 차지하며 발사체에 내장될 수 있는 장점이 있고, 또한 최소한의 부피로 발사된 후 임무궤도에 도달 후 전개 시 최대한의 크기로 상기 태양전지판(300)을 전개하여 상기 위성체(100)가 최대한의 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.

상기 위성체(100)는 구비되는 상기 태양전지판(300)으로부터 벗어난 위성체(100)의 상측에 별도의 공간을 마련하여 위성 통신용 안테나를 구비할 수 있다. 이는, 상기 태양전지판(300)이 상기 위성체(100)의 길이방향으로 면접하며 구비되고, 또한 상기 태양전지판(300)이 확장되어 형성될 수 있기 때문에, 전개된 상기 태양전지판(300) 또는 확장된 상기 태양전지판(300)에 의해 상기 위성체(100)가 통신에 사용되는 안테나, 또는 통신 전장 박스를 상기 위성체(100)의 상측에 배치하여, 상기 태양전지판(300)의 전개에 의해 간섭 영향을 받지 않도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 태양전지판(300)의 전개 및 구동 장치에 있어서, 상기 위성체(100)는 상기 모서리(110)를 공유하는 한 쌍의 상기 지지면(120)에 접하는 한 쌍의 상기 태양지지판이 구비되는 것을 특징으로 하며, 상기 태양지지판이 최소의 면적으로 구비될 수 있기 때문에 발차체 수용이 용이하다는 장점이 있으며, 상기 위성체(100)가 임무궤도에 도달하여 발사체가 탈락되며 상기 태양전지판(300)을 전개하는 것을 특징으로 한다.

상기 태양전지판(300)은 상기 전개시스템(400)에 의해 전개되는데, 한 쌍의 상기 태양전지판(300)과 상기 위성체(100)를 고정하고 있는 상기 고정구조체(410)가 전개신호를 받아 상기 위성체(100)로부터 탈락되며 한 쌍의 상기 태양전지판(300)이 상기 위성체(100)와 분리된다. 상기 태양전지판(300)이 상기 위성체(100)와 분리되며, 상기 태양전지판(300)과 상기 부재접합부(220) 사이에 구비되는 상기 탄성구조체(420)의 탄성에 의해 상기 태양전지판(300)이 자동으로 전개된다. 상기 태양전지판(300)이 서로 평행이 되도록 최종 전개 후에 상기 태양전지판(300)의 일측면에 형성되는 상기 댐퍼구조체(430)에 의해 서로 진동 및 충격을 흡수하며 안정적으로 전개를 완성하고 위치를 고정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 전개시스템(400)은 단순한 구조 형상을 이용하여 별도의 장치 없이 상기 태양전지판(300)을 자동으로 전개시키며 안정적으로 정렬 가능한 장점이 있고, 한 쌍의 상기 태양지지판이 상기 힌지(200)를 이용해 상기 위성체(100)로부터 분리되며 전개되기 때문에, 상기 태양전지판(300)의 열 방출 효율이 상승하여 상기 태양지지판의 온도 성능이 향상되는 효과가 있다. 또한, 상기 태양전지판(300)에 배치되는 상기 솔라셀(310)들의 상기 배선(320)을 상기 힌지(200) 내부에 형성된 중공(240)을 통과해 상기 위성체(100) 내부로 연결시킬 수 있으므로 상기 배선(320)을 구조적으로 보호할 수 있으며, 우주의 외부 방사선 환경으로부터 보호할 수 있어 방사선 차폐 효과가 있고, 상기 솔라셀(310)이 생성한 전력을 안전하게 상기 위성체(100) 내부로 이동시킬 수 있다.

상기 태양전지판(300)이 효과적으로 전력을 생성하기 위해 상기 태양전지판(300)은 태양 지향하도록 방향을 변경시켜야 하며, 상기 힌지(200)는 상기 힌지중심축(210)을 기준으로 양측에 형성된 상기 부재접합부(220)에 상기 태양전지판(300)을 고정한 후, 상기 힌지(200)를 회전시키는 것으로 상기 태양전지판(300)이 태양을 지향할 수 있는 것을 특징으로 한다. 상기 힌지(200)는 상기 힌지중심축(210)을 상기 스텝모터 구동축(231)을 통해 상기 스텝모터(230)와 연결하여 구동하는 것을 특징으로 하며, 상기 스텝모터(230)는 상기 태양전지판(300)에 구비되는 상기 태양센서(330)가 측정한 각도에 따른 펄스 신호를 수신하여 해당 스텝의 각도로 회전할 수 있는 특징이 있다. 상기 스텝모터(230)를 사용하여 상기 태양전지판(300)이 단순한 움직임으로 쉽게 태양을 지향 할 수 있는 효과가 있으며, 상기 위성체(100)에 단순한 시스템을 구축하여 사용이 단순하며 조작에 용이하고, 상기 스텝모터(230)는 보다 미세 조정이 가능하며, 상기 태양전지판(300)의 이동에 있어 위성 운영을 간소화하여 태양 지향을 용이하게 하여 최소한의 구성으로 최대한의 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기 위성체(100)가 육각형 또는 다면체 구조의 상기 위성체(100)에 최적화하여 상기 태양전지판(300)의 크기 및 구조를 설계하여 구비시킬 수 있다. 또한, 상기 태양전지판(300)은 복수개로 형성되어 접혀 상기 위성체(100)에 구비될 수 있어, 상기 위성체(100)의 크기보다 크게 확장된 상기 태양전지판(300)을 구비하여 상기 위성체(100)의 크기 대비 큰 전력 생산량을 얻을 수 있는 장점이 있고, 확장된 상기 태양전지판(300)으로 인해 통신의 방해 받지 않기 위해 상기 위성 통신용 안테나를 상측에 구비함으로써 간섭 영향을 받지 않고 상기 태양전지판(300)의 크기를 확장시켜 전력 측면에서 확장되는 상기 위성체(100)를 설계할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100 : 위성체 110 : 모서리
120 : 지지면
200 : 힌지 210 : 힌지중심축
220 : 부재접합부 230 : 회전구동체, 스텝모터
231 : 스텝모터 구동축 340 : 중공
300 : 태양전지판 310 : 솔라셀
320 : 배선 330 : 태양센서
340 : 힌지테이프
400 : 전개시스템 410 : 고정구조체
420 : 탄성구조체 430 : 댐퍼구조체
500 :　안테나

Claims

하나의 모서리를 공유하는 적어도 한 쌍의 지지면을 가지는 위성체;
상기 모서리에 구비되는 힌지;
각각의 상기 지지면에 면접 배치되며, 일측이 상기 힌지에 결합하는 적어도 한 쌍의 태양전지판; 및
각각의 상기 태양전지판을 상기 지지면으로부터 분리 전개시키는 전개시스템;을 포함하고,
상기 힌지는, 상기 힌지의 중심축을 회전시키는 회전구동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 전개시스템은,
상기 태양전지판이 상기 지지면과 면접하도록 상기 태양전지판의 타측을 상기 위성체와 고정시키는 고정구조체를 포함하여 형성되며,
상기 고정구조체가 상기 위성체와 분리되는 것으로 상기 태양전지판이 상기 위성체로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 2항에 있어서,
상기 전개시스템은,
상기 힌지와 상기 태양전지판 사이에 구비되는 탄성구조체를 포함하여 형성되며,
상기 탄성구조체는 판스프링으로 형성되어, 상기 위성체로부터 분리된 상기 태양전지판이 판스트링의 탄성에 의해 전개되는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 2항에 있어서,
각각의 상기 태양전지판은,
서로 마주보는 면에 댐퍼구조체를 더 구비하여 형성되고,
상기 태양전지판은 상기 댐퍼구조체가 서로 접하며 고정되는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 태양전지판은,
태양과 상기 태양전지판의 각도를 측정하여 상기 위성체에 전달하는 태양센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 5항에 있어서,
상기 회전구동체는,
상기 힌지의 중심축을 상기 태양센서가 측정한 각도에 따라 상기 태양전지판이 태양과 수직이 되도록 회전시키는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 6항에 있어서,
상기 회전구동체는 스텝모터로 형성되되,
상기 힌지의 중심축 일끝단에 상기 스텝모터가 결합되어, 상기 스텝모터의 회전에 의해 상기 태양전지판이 회전하는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 태양전지판은,
상기 지지면 이내에 배치되는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 힌지는 중공이 형성되어,
상기 중공 내부로 상기 태양전지판의 배선이 통과하는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 태양전지판은 하나의 면으로 형성되거나,
서로 힌지테이프로 연결되는 복수개로 형성되어, 상기 지지면에 접혀 구비되는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.
제 1항에 있어서,
상기 위성체는,
구비되는 상기 태양전지판으로부터 벗어난 상측에, 위성 통신용 안테나를 구비하는 것을 특징으로 하는 위성용 태양전지판의 전개 및 구동 장치.