KR102413082B1 - Thrusting panel - Google Patents
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Abstract
추력 패널은 마이크로 챔버와 점화 회로를 포함하는 인쇄회로기판, 상기 마이크로 챔버에 삽입되는 추진제, 및 상기 점화 회로에 결합되는 점화 요소를 포함할 수 있다. The thrust panel may include a printed circuit board including a microchamber and an ignition circuit, a propellant inserted into the microchamber, and an ignition element coupled to the ignition circuit.
Description
본 발명은 미소 로켓이 배열된 추력 패널에 관한 것이다. The present invention relates to a thrust panel in which micro-rockets are arranged.
지구 궤도를 도는 인공위성, 우주정거장, 우주망원경과 다른 천체 주변의 궤도를 도는 우주탐사선 등 대기권 밖의 우주공간을 항행하는 우주비행체는 궤도 상에서의 위치 유지와 자세 제어, 도킹 과정에서의 인접 기동, 추진 방향 설정 등을 위하여 추력 장치를 포함한다. 추력이란 추진체가 주위의 유체를 밀어내거나 연료를 연소하여 분사함으로써 그에 대한 반작용으로 받는 추진력을 말한다. Spacecraft orbiting the earth, such as artificial satellites, space stations, space telescopes, and space probes orbiting around other celestial bodies, etc. Includes a thrust device for setting and the like. Thrust refers to the thrust that a propellant receives as a reaction against the surrounding fluid by pushing it out or burning fuel and injecting it.
우주비행체는 주위에 유체가 없거나 희박하므로 로켓기관을 이용한다. 로켓은 공기가 없는 곳에서도 순전히 연료를 태워서 고압가스를 내뿜는 것을 이용해 앞으로 나아가는 추진기관으로, 로켓은 비행하는 데 필요한 힘을 연료와 산화제의 연소 작용에 의해서 발생된 연소가스를 엔진의 노즐 밖으로 보냄으로써 얻는다. 가스를 밖으로 보내면 작용-반작용법칙 또는 운동량 보존의 법칙에 의해서 그 가스가 가진 운동량만큼 로켓이 추진력을 얻게 된다.Spacecraft use rocket engines because there is no fluid or thin fluid around them. A rocket is a propulsion engine that propels forward using purely burning fuel even in the absence of air and blowing out high-pressure gas. get When the gas is sent out, the rocket gains propulsion by the amount of momentum the gas has according to the action-reaction law or the law of conservation of momentum.
로켓의 추진기관은 추진제의 종류에 따라서 크게 고체추진기관과 액체추진기관으로 나누어진다. 고체추진 로켓은 산화제와 연료를 하나의 화합물로 섞어 로켓추진기관의 내부에 고체 형태로 충전하는 것이다. 연료통 내부에는 연료와 산화제가 혼합된 고체추진제가 들어 있어서 점화가 되면 이 추진제가 연소하여 발생하는 가스를 분사노즐로 분출하게 된다.The rocket propulsion engine is largely divided into a solid propulsion engine and a liquid propulsion engine according to the type of propellant. A solid-propelled rocket is to mix an oxidizer and fuel as a compound and charge it in a solid form inside the rocket propulsion engine. There is a solid propellant mixed with fuel and oxidizer inside the fuel tank, and when it is ignited, the gas generated by combustion of this propellant is ejected through the injection nozzle.
액체추진 로켓은 연료와 산화제를 탱크에 각각 싣고 로켓에 장착된다. 연료로는 등유가 많이 사용되며, 산화제로는 액체 산소가 사용된다. 액체추진기관은 자동차 엔진에 연료와 산소가 공급되는 것처럼 로켓에 있는 연소실로 연료와 산화제를 주입해서 연소실 내에서 연소를 하게하여 그 연소가스를 분사노즐로 분출하게 된다.Liquid-propelled rockets are mounted on the rocket with fuel and oxidizer respectively loaded into tanks. Kerosene is widely used as a fuel, and liquid oxygen is used as an oxidizing agent. The liquid propulsion engine injects fuel and oxidizer into the combustion chamber of the rocket just as fuel and oxygen are supplied to an automobile engine, causes combustion in the combustion chamber, and ejects the combustion gas through the injection nozzle.
최근에는 큐브샛(cubesat) 또는 큐브위성으로 불리는 초소형 인공위성이 개발되고 있다. 현재 정립된 큐브위성의 기본 표준은 가로, 세로, 높이가 10cm 이내, 1L 부피 이내가 규격이 되며, 이를 '유닛(UNIT)'이라고 부른다. 유닛 하나로 구성되었으면 1U 큐브샛(1U CubeSat), 2개면 2U 큐브샛(2U CubeSat)으로 부른다. 일반적인 인공위성과 달리, 큐브샛은 크기가 작고 간단한 디자인과 내구성을 가지고 있어 내부에 들어가는 탑재체들이 파괴되지 않고 잘 견딜 수 있다. 또한 정해진 규격이 있으므로 같은 발사체를 사용하여 여러 대를 발사할 수 있다. 이는 비용이 적게 들고 대량 생산이 가능하다는 것을 의미하며, 일반적인 인공위성만큼 다양하고 거대한 임무를 수행할 수는 없으나 여러 대, 혹은 수십 대를 쏘아올려 동시에 넓은 범위를 커버할 수 있다는 장점이 있다.Recently, a micro-satellite called cubesat or cubesat is being developed. The currently established basic standard for CubeSat is within 10cm in width, length, and height, and within 1L in volume, which is called 'UNIT'. If it consists of one unit, it is called a 1U CubeSat, and if there are two units, it is called a 2U CubeSat. Unlike general satellites, CubeSat is small in size and has a simple design and durability, so it can withstand the payloads inside without being destroyed. In addition, since there is a fixed standard, multiple units can be fired using the same projectile. This means that the cost is low and mass production is possible, and although it cannot perform various and huge missions like general satellites, it has the advantage of being able to launch several or dozens of satellites and cover a wide range at the same time.
이러한 큐브위성은 여러 대가 편대비행을 하기 때문에 자세 제어, 간격 유지 등을 위한 추력기관이 필수적이다. 그러나 종래에 우주비행체에 탑재된 추력기는 크고 무거워 큐브위성에는 적용하기 어려운 점이 있다. 특히 액체추진기관은 별도의 연료탱크도 필요하기 때문에 적용하기 어려운 점이 있다.Since several cube satellites fly in formation, a thrust engine for posture control and spacing is essential. However, conventionally, the thruster mounted on the space vehicle is large and heavy, so it is difficult to apply to the cube satellite. In particular, it is difficult to apply the liquid propulsion engine because a separate fuel tank is also required.
본 발명은 초소형 인공위성 또는 관측 로켓 등 미소 추력을 통한 자세 제어가 필요한 우주비행체에 사용될 수 있는 미소 로켓이 배열된 추력 패널을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a thrust panel in which micro-rockets are arranged, which can be used in space vehicles that require attitude control through micro-thrust, such as micro-satellites or observation rockets.
본 발명의 사상에 따른 추력 패널은, 마이크로 챔버와 점화 회로를 포함하는 인쇄회로기판, 상기 마이크로 챔버에 삽입되는 추진제, 및 상기 점화 회로에 결합되는 점화 요소를 포함할 수 있다. according to the spirit of the present invention The thrust panel may include a printed circuit board including a microchamber and an ignition circuit, a propellant inserted into the microchamber, and an ignition element coupled to the ignition circuit.
상기 추력 패널은 상기 인쇄회로기판의 평면에 결합되는 노즐층을 더 포함할 수 있다. 상기 노즐층은 상기 마이크로 챔버에 대응하는 위치에 형성되는 노즐을 포함할 수 있다. The thrust panel may further include a nozzle layer coupled to the plane of the printed circuit board. The nozzle layer may include a nozzle formed in a position corresponding to the microchamber.
상기 추력 패널은 상기 인쇄회로기판과 상기 노즐층을 결합시키도록 상기 인쇄회로기판과 상기 노즐층의 사이에 배치되는 노즐층 접착층을 더 포함할 수 있다. 상기 점화 요소는 상기 마이크로 챔버에 삽입된 상기 추진제의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있고, 상기 노즐층 접착층 내에 배치될 수 있다. The thrust panel may further include a nozzle layer adhesive layer disposed between the printed circuit board and the nozzle layer to couple the printed circuit board and the nozzle layer. The ignition element may be disposed to cover at least a portion of the propellant inserted into the microchamber, and may be disposed within the nozzle layer adhesive layer.
상기 인쇄회로기판은 투명 재질로 형성될 수 있다. 상기 마이크로 챔버는 상기 인쇄회로기판을 관통하도록 형성될 수 있다. The printed circuit board may be formed of a transparent material. The microchamber may be formed to penetrate the printed circuit board.
상기 인쇄회로기판은 복수의 마이크로 챔버를 포함할 수 있다. 상기 점화 회로는 상기 복수의 마이크로 챔버의 각각을 별개로 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. The printed circuit board may include a plurality of microchambers. The ignition circuit may be configured to separately control each of the plurality of microchambers.
상기 복수의 마이크로 챔버는 격자 형태로 배열될 수 있다. The plurality of microchambers may be arranged in a grid shape.
상기 복수의 마이크로 챔버는 사각형, 원형 및 방사형 중 적어도 하나의 형태로 배열될 수 있다. The plurality of microchambers may be arranged in at least one of a square shape, a circular shape, and a radial shape.
본 발명의 사상에 따른 추력 패널은, 마이크로 챔버와 점화 회로가 형성된 인쇄회로기판, 상기 마이크로 챔버에 삽입되고, 상기 점화 회로에 연결되는 추진제, 및 상기 인쇄회로기판의 평면에 결합되는 노즐층을 포함할 수 있다. The thrust panel according to the present invention includes a printed circuit board on which a microchamber and an ignition circuit are formed, a propellant inserted into the microchamber and connected to the ignition circuit, and a nozzle layer coupled to a plane of the printed circuit board can do.
상기 추진제는 전도성 물질을 포함할 수 있다. 상기 점화 회로는 상기 마이크로 챔버의 측면에 배치되는 전극을 포함할 수 있다. The propellant may include a conductive material. The ignition circuit may include an electrode disposed on a side surface of the microchamber.
상기 점화 회로는 상기 인쇄회로기판의 평면에 마련되고 상기 마이크로 챔버의 양 측에 마련되는 전극을 포함할 수 있다. 상기 추진제는 전도성 물질을 포함할 수 있고, 상기 마이크로 챔버의 상단에서 상기 전극와 연결될 수 있다. The ignition circuit may include electrodes provided on a flat surface of the printed circuit board and provided on both sides of the microchamber. The propellant may include a conductive material, and may be connected to the electrode at an upper end of the microchamber.
본 발명의 사상에 따른 추력 패널 제조 방법은, 인쇄회로기판에 점화 회로 및 마이크로 챔버를 형성하는 단계, 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계, 상기 인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계, 및 상기 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계를 포함할 수 있다. A method for manufacturing a thrust panel according to the spirit of the present invention includes the steps of forming an ignition circuit and a microchamber on a printed circuit board, inserting a propellant into the microchamber, coupling an ignition element to the printed circuit board, and the printed circuit board. It may include bonding the nozzle layer to the plane of the circuit board.
상기 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계는, 추진제를 제작하는 단계, 상기 인쇄회로기판의 평면에 테이프를 부착하는 단계, 상기 인쇄회로기판의 저면에 상기 마이크로 챔버가 드러나도록 절개된 스텐실을 배치하는 단계, 추진제를 상기 스텐실 위에 도포하는 단계, 상기 스텐실을 제거하고 상기 추진제를 경화시키는 단계, 및 상기 인쇄회로기판의 평면에 부착된 테이프를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. The step of inserting the propellant into the microchamber includes the steps of manufacturing a propellant, attaching a tape to the flat surface of the printed circuit board, and placing a cut stencil on the bottom surface of the printed circuit board to expose the microchamber. , applying a propellant on the stencil, removing the stencil and curing the propellant, and removing the tape adhered to the plane of the printed circuit board.
상기 인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계는, 상기 인쇄회로기판의 평면에 상기 마이크로 챔버의 양 측에 마련된 전극이 드러나도록 절개된 스텐실을 배치하는 단계, 상기 점화 요소를 상기 스텐실 위에 도포하는 단계, 및 상기 스텐실을 제거하고 상기 점화 요소를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. The step of coupling the ignition element to the printed circuit board may include disposing a cut stencil on a plane of the printed circuit board to expose the electrodes provided on both sides of the microchamber, and applying the ignition element on the stencil. , and removing the stencil and curing the ignition element.
상기 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계는, 상기 노즐층의 상기 마이크로 챔버에 대응하는 위치에 노즐을 형성하는 단계, 상기 인쇄회로기판의 평면에 접착제를 도포하는 단계, 및 상기 접착제 위에 상기 노즐층을 배치하고 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. The step of bonding the nozzle layer to the plane of the printed circuit board includes forming a nozzle at a position corresponding to the microchamber of the nozzle layer, applying an adhesive to the plane of the printed circuit board, and on the adhesive It may include disposing and curing the nozzle layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널은 태양광 패널을 비롯하여 큐브 위성, 관측 로켓 등에 포함되는 다양한 부품 위에 패키징 하여 별도의 공간 및 질량(mass budget)을 소모하지 않고도 자세 제어를 위한 추력을 제공할 수 있다. The thrust panel according to an embodiment of the present invention is packaged on various components included in the cube satellite, observation rocket, etc., including the solar panel, to provide thrust for posture control without consuming separate space and mass budget. can
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 우주비행체를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 우주비행체의 분해 사시도,
도 3은 도 2의 태양광 패널 모듈의 분해 사시도,
도 4는 도 2의 태양광 패널 모듈의 일부의 단면도,
도 5는 도 4의 인쇄회로기판의 점화 회로를 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널의 제조 방법을 나타낸 순서도,
도 7은 도 6의 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계의 순서도,
도 8은 도 6의 인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계의 순서도,
도 9는 도 6의 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계의 순서도,
도 10은 도 6의 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계의 모습을 보여주는 도면,
도 11은 도 7의 인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계의 모습을 보여주는 도면,
도 12는 도 8의 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계의 모습을 보여주는 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 모듈 제조 방법을 나타낸 순서도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추력 패널의 일부의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추력 패널의 일부의 단면도이다. 1 is a perspective view showing a space vehicle according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of the spacecraft of Figure 1;
3 is an exploded perspective view of the solar panel module of FIG. 2;
4 is a cross-sectional view of a portion of the solar panel module of FIG. 2 ;
5 is a view showing an ignition circuit of the printed circuit board of FIG. 4;
6 is a flowchart showing a method of manufacturing a thrust panel according to an embodiment of the present invention;
Figure 7 is a flowchart of the step of inserting the propellant into the microchamber of Figure 6;
Fig. 8 is a flow chart of the steps of coupling the ignition element to the printed circuit board of Fig. 6;
9 is a flowchart of the step of bonding the nozzle layer to the plane of the printed circuit board of FIG. 6;
10 is a view showing a state of inserting a propellant into the microchamber of FIG. 6;
11 is a view showing a state of coupling the ignition element to the printed circuit board of FIG. 7;
12 is a view showing a state of combining the nozzle layer on the plane of the printed circuit board of FIG. 8;
13 is a flowchart showing a method for manufacturing a solar panel module according to an embodiment of the present invention;
14 is a cross-sectional view of a portion of a thrust panel according to another embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view of a portion of a thrust panel according to another embodiment of the present invention;
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.The configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only a preferred example of the disclosed invention, and there may be various modifications that can replace the embodiments and drawings of the present specification at the time of filing of the present application.
본 명세서의 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등의 명확한 설명을 위해 과장된 것일 수 있다.The same reference numbers or reference numerals in each drawing in this specification indicate parts or components that perform substantially the same functions. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for a clear description.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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 않는다.The terminology used herein is used to describe the embodiments, and is not intended to limit and/or limit the disclosed invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. As used herein, terms including ordinal numbers such as “first”, “second”, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms, and the terms are It is used only for the purpose of distinguishing a component from other components. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 우주비행체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 우주비행체의 분해 사시도이다. 1 is a perspective view showing a space vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the space vehicle of FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 우주비행체(1)는 소형 추력기를 포함하는 큐브 위성일 수 있다. 우주비행체(1)는 프레임(2)과 프레임(2)의 내부에 수용되는 탑재체(3)를 포함할 수 있다. 탑재체(3)는 우주비행체(1)의 용도에 따라 관측장비, 측정장비, 통신장비 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 탑재체(3)는 카메라(4), 센서, 레이더, 통신 중계기, 안테나 등을 포함할 수 있다. 1 and 2, the
우주비행체(1)는 프레임(2)의 외벽을 형성하는 태양광 패널 모듈(20) 또는 프레임(2)의 외벽을 형성하는 추력 패널(10)을 포함할 수 있다. 우주비행체(1)는 탑재체(3)에 전력을 공급하기 위하여 태양전지와 배터리가 필요할 수 있다. 또한, 우주비행체(1)는 궤도상에서 자세 및 궤도를 원하는 방향으로 지향하고, 자세를 안정화하며 위치를 유지하도록 하는 자세 제어장치가 필요할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 모듈(20)은 전력 공급 기능과 자세 제어 기능을 모두 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널(10)은 프레임(2)의 외벽을 형성하면서 자세 제어 기능을 수행할 수 있다. The
도 3은 도 2의 태양광 패널 모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 태양광 패널 모듈의 일부의 단면도, 도 5는 도 4의 인쇄회로기판의 점화 회로를 보여주는 도면이다. 3 is an exploded perspective view of the solar panel module of FIG. 2 , FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of the solar panel module of FIG. 2 , and FIG. 5 is a view showing an ignition circuit of the printed circuit board of FIG. 4 .
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 모듈(20)은 태양광 패널(200)과 추력 패널(10)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시에에 따른 추력 패널(10)은 인쇄회로기판(110), 노즐층(100)을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(110)은 태양광 패널(200)의 평면에 결합될 수 있다.3 to 5 , the
인쇄회로기판(110)은 마이크로 챔버(114)와 마이크로 챔버(114)를 연결하는 점화 회로(111)를 포함할 수 있다. 마이크로 챔버(114)에는 로켓 추진을 위한 추진제(115)가 삽입될 수 있다. 추진제(115)는 고체 추진제가 사용될 수 있다. 추진제(115)는 젤 형태로 혼합하여 마이크로 챔버(114)에 삽입하고 경화시키는 방식으로 인쇄회로기판(110)에 결합시킬 수 있다. The printed
인쇄회로기판(110)은 에폭시, 실리콘, 유리, 세라믹 등 다양한 재료로 형성될 수 있다. 인쇄회로기판(110)은 투명 재질로 형성될 수 있다. 마이크로 챔버(114)는 인쇄회로기판(110)의 제작 과정에 포함되는 라우팅 공정으로 형성될 수 있다. 마이크로 챔버(114)는 인쇄회로기판(110)에 드릴링, 에칭 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 마이크로 챔버(114)는 인쇄회로기판(110)을 관통하도록 형성될 수 있다. The printed
인쇄회로기판(110)은 복수의 마이크로 챔버(114)를 포함할 수 있다. 복수의 마이크로 챔버(114)는 인쇄회로기판(110)에 고르게 분포되도록 격자 형태로 배열될 수 있다. 복수의 마이크로 챔버(114)는 필요에 따라 인쇄회로기판(110)의 일부의 투명성 확보를 위하여 사각형, 원형 또는 방사형 등으로 배열될 수 있다. 또한 복수의 마이크로 챔버(114)는 자세 제어에 용이하도록 다양한 방식으로 배열되거나 임의의 형태로 배열될 수 있다. 복수의 마이크로 챔버(114)는 우주비행체의 형상, 크기 및 수행해야 할 임무에 따라 최적의 제어 효율을 낼 수 있도록 배치될 수 있다. 복수의 마이크로 챔버(114)는 추력 패널(10)의 내측에 배치된 탑재체(3) 또는 태양광 패널(200)의 기능 또는 효율을 최대화할 수 있도록 배치될 수 있다. The printed
인쇄회로기판(110)에는 추진제(115)의 점화를 위한 점화 요소(116)가 결합될 수 있다. 점화 요소(116)는 점화 회로(111)를 연결하도록 점화 회로(111)에 결합될 수 있다. 점화 요소(116)는 점화 회로(111)의 전극(112)을 연결하도록 전극(112)에 결합될 수 있다. 점화 요소(116)는 추진제(115)의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 추진제(115)는 점화 요소(116)에 의해 점화 회로(111)와 연결될 수 있다. 점화 요소(116)는 추진제(115) 위에 젤 또는 반고체 형태로 바르고 굳히는 방식으로 추진제(115)와 결합되므로, 추진제(115)와 일체화될 수 있다. An
인쇄회로기판(110)에 복수의 마이크로 챔버(114)가 형성된 경우, 점화 회로(111)는 복수의 마이크로 챔버(114)의 각각을 별개로 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널(10)은 마이크로 챔버(114), 추진제(115), 점화 요소(116) 등으로 이루어진 로켓을 대량으로 배치하여 필요한 시점에 개별로 점화할 수 있으므로, 우주비행체(1)의 수명 동안 자세 제어 및 궤도 제어에 사용될 수 있다. When the plurality of
점화 회로(111)는 마이크로 챔버(114)의 지름만큼 간격이 띄워져 있는 전극(112)과 전극(112)에 연결되는 도선(113)을 포함할 수 있다. 마이크로 챔버(114)가 격자 형태로 배열된 경우, 각 행과 각 열을 연결하도록 도선(113)이 배치될 수 있다. 각각의 마이크로 챔버(114)에 연결되는 한 쌍의 도선 중 하나는 소스(source)로 동작하고, 다른 하나는 싱크(sink)로 동작할 수 있다. 각각의 마이크로 챔버(114)에 연결되는 한 쌍의 도선 중 하나는 제어 신호 배선 기판(5)의 소스 배선(6)에 연결되고, 다른 하나는 제어 신호 배선 기판(5)의 싱크 배선(7)에 연결되어 복수의 마이크로 챔버(114)의 배열의 각 행과 각 열에 대한 전력 공급이 제어될 수 있다. The
인쇄회로기판(110)의 평면에는 노즐층(100)이 결합될 수 있다. 노즐층(100)은 인쇄회로기판(110)에 형성된 마이크로 챔버(114)의 위치에 대응하도록 배치된 노즐(101)을 포함할 수 있다. 노즐(101)은 폭이 가장 좁은 노즐목(103)과 폭이 가장 넓은 노즐 출구(102)를 연결하는 경사면의 각도가 12도 내지 18가 되도록 형성될 수 있다. The
추력 패널(10)은 인쇄회로기판(110)과 노즐층(100)을 결합시키는 노즐층 접착층(130)을 포함할 수 있다. 노즐층 접착층(130)은 인쇄회로기판(110)과 노즐층(100) 사이에 배치될 수 있다. 인쇄회로기판(110)의 평면에 결합된 점화 요소(116)는 노즐층 접착층(130) 내에 배치될 수 있다. 노즐층(100)은 에폭시, 유리 등 다양한 재료로 형성될 수 있고, 투명 재질로 형성될 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널(10) 또는 태양광 패널 모듈(20)은 보강층(120)과 보강층 접착층(140)을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(110)의 저면에는 보강층(120)이 결합될 수 있다. 보강층(120)은 인쇄회로기판(110)과 태양광 패널(200) 사이에 배치될 수 있다. 보강층 접착층(140)은 인쇄회로기판(110)과 보강층(120)을 결합시키도록 인쇄회로기판(110)과 보강층(120) 사이에 배치될 수 있다. 태양광 패널 모듈(20)은 보강층(120)과 태양광 패널(200) 사이에 배치되는 태양광 패널 접착층(210)을 포함할 수 있다. 태양광 패널 접착층(210)은 태양광 패널(200)과 보강층(120) 사이에 배치될 수 있다. 보강층은 에폭시, 유리 등 다양한 재료로 형성될 수 있고, 투명 재질로 형성될 수 있다. The
추력 패널(10) 또는 태양광 패널 모듈(20)은 우주비행체(1)의 프레임(2)의 외측에 결합되어 외벽을 형성할 수 있다. 인쇄회로기판(110)은 우주비행체(1)의 프레임(2)의 외측에 결합되어 프레임(2)의 외벽을 형성할 수 있다. 추력 패널(10)은 모두 투명한 재질로 형성되므로, 프레임(2) 내부에 수용된 카메라(4), 통신 장비 등의 탑재체(3)의 위에 패키징 되어 있어도 탑재체(3)의 기능 또는 성능에 영향을 미치지 않을 수 있다. 추력 패널(10)은 모두 투명한 재질로 형성되므로, 태양광 패널(200)과 결합하여 태양광 패널 모듈(20)을 형성하는 경우, 태양광 패널(200)의 발전 기능 또는 성능에 영향을 미치지 않을 수 있다. The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 도 6의 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계의 순서도이고, 도 8은 도 6의 인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계의 순서도이고, 도 9는 도 6의 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계의 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thrust panel according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a flowchart of a step of inserting a propellant into the microchamber of FIG. 6, and FIG. 8 is the ignition on the printed circuit board of FIG. It is a flowchart of the step of coupling the elements, and FIG. 9 is a flow chart of the step of coupling the nozzle layer to the plane of the printed circuit board of FIG. 6 .
도 10은 도 6의 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계의 모습을 보여주는 도면이고, 도 11은 도 7의 인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계의 모습을 보여주는 도면이고, 도 12는 도 8의 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계의 모습을 보여주는 도면이다. FIG. 10 is a view showing a step of inserting a propellant into the microchamber of FIG. 6 , FIG. 11 is a view showing a step of coupling an ignition element to the printed circuit board of FIG. 7 , and FIG. 12 is a view of FIG. 8 It is a view showing the state of the step of bonding the nozzle layer to the plane of the printed circuit board.
본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널 제조 방법은 인쇄회로기판(110)에 점화 회로(111) 및 마이크로 챔버(114)를 형성하는 단계(S1), 마이크로 챔버(114)에 추진제(115)를 삽입하는 단계(S2), 인쇄회로기판(110)에 점화 요소(116)를 결합하는 단계(S3), 및 인쇄회로기판(110)의 평면에 노즐층(100)을 결합하는 단계(S4)를 포함할 수 있다. A method of manufacturing a thrust panel according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming an
인쇄회로기판(110)에 점화 회로(111) 및 마이크로 챔버(114)를 형성하는 단계(S1)는 인쇄회로기판 제작 단계, 마이크로 챔버 형성 단계, 점화 회로 형성 단계를 포함할 수 있다. 인쇄회로기판 제작 단계에서, 인쇄회로기판(110)은 에폭시, 실리콘, 유리, 세라믹 등 다양한 재료로 제작될 수 있다. 인쇄회로기판(110)은 투명 재질로 제작될 수 있다. Forming the
마이크로 챔버 제작 단계에서, 마이크로 챔버(114)는 인쇄회로기판(110)의 제작 과정에 포함되는 라우팅 공정으로 형성될 수 있다. 마이크로 챔버(114)는 인쇄회로기판(110)에 드릴링, 에칭 등의 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 마이크로 챔버(114)는 인쇄회로기판(110)을 관통하도록 형성될 수 있다. In the microchamber manufacturing step, the
점화 회로 형성 단계에서는, MEMS 공정을 통해 전극(112)이 마이크로 챔버(114)의 양단에 배치되고, 복수의 마이크로 챔버(114)의 각각이 제어될 수 있도록 도선(113)이 인쇄될 수 있다. In the ignition circuit forming step, the
마이크로 챔버(114)에 추진제(115)를 삽입하는 단계(S2)는, 추진제를 제작하는 단계(S21), 인쇄회로기판의 평면에 테이프를 부착하는 단계(S22), 테이프(152)에 미소 기공을 형성하는 단계(S23), 인쇄회로기판의 저면에 마이크로 챔버가 드러나도록 절개된 스텐실을 배치하는 단계(S24), 추진제를 스텐실 위에 도포하는 단계(S25), 스텐실을 제거하고 추진제를 경화시키는 단계(S26), 인쇄회로기판의 평면에 부착된 테이프를 제거하는 단계(S27)를 포함할 수 있다. The step (S2) of inserting the
본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널(10), 태양광 패널 모듈(20), 우주비행체(1)에 사용되는 추진제(115)는 고체 추진제를 기반으로 한다. 고체 추진제는 산화제, 연료의 상이 모두 고체인 추진제를 의미한다. 추진제(115)는 스텐실 기법으로 각각의 마이크로 챔버(114)에 삽입되기 때문에 경화 이전에 스텐실 기법에 적합한 점도를 가지고 있어야 한다. The
일반적으로 산화제는 과염소산암모늄, 질산암모늄, 질산칼륨 등을 사용하고 연료는 HTPB, HDPE, 솔비톨, 알루미늄 파우더, 보론 파우더 등 폴리머 계열의 바인더와 금속파우더를 사용한다. 본 발명의 일 실시에에 따른 추진제(115)의 경우 공정의 단순화를 위해서 산화제로 과염소산암모늄을 사용할 수 있고, 연료는 PDMS라는 폴리머를 사용할 수 있다. 각각의 혼합비는 과염소산 암모늄을 60~90wt%, PDMS를 10~40wt%로 할 수 있다. 높은 Isp(Specific impulse, 비추력)를 보이기 위해서는 과염소산 암모늄 83wt%에 PDMS 17wt%를 첨가하여 제작하는 것이 바람직하다. In general, the oxidizing agent uses ammonium perchlorate, ammonium nitrate, potassium nitrate, etc., and the fuel uses a polymer-based binder such as HTPB, HDPE, sorbitol, aluminum powder, boron powder, and metal powder. In the case of the
추진제를 제작하는 단계(S21)에서, PDMS 레진과 경화제를 10:1(질량 분율)로 넣은 후 페이스트 믹서를 이용하여, 2000rpm으로 30초, 2200rpm으로 30초를 1set로 하여, 1set 돌려준다. 혼합된 PDMS 용액을 17wt%로 할 때, 83wt%만큼의 산화제 분말을 PDMS위에 붓는다. 추진제 혼합물을 다시 페이스트 믹서를 이용하여 3 set 이상 돌려서 균질하게 혼합되게 한다. In the step of preparing the propellant (S21), after putting the PDMS resin and the curing agent at 10:1 (mass fraction), using a paste mixer, set 30 seconds at 2000 rpm and 30 seconds at 2200 rpm as 1 set, and return 1 set. When the mixed PDMS solution is 17wt%, 83wt% of the oxidizer powder is poured on the PDMS. The propellant mixture is again mixed with a paste mixer by 3 sets or more to make it homogeneously mixed.
인쇄회로기판의 평면에 테이프를 부착하는 단계(S22)에서는 스텐실 기법을 통해 추진제를 채워 넣을 때 반대쪽으로 추진제가 새어 나가는 것을 방지하기 위해 고내열성 테이프(152)를 인쇄회로기판(110)의 평면 전체에 부착할 수 있다. In the step of attaching the tape to the flat surface of the printed circuit board (S22), when filling the propellant through the stencil technique, the high heat-
테이프(152)에 미소 기공을 형성하는 단계(S23)에서는, 마이크로 챔버(114)에 추진제(115)가 채워질 때, 기포가 빠져나갈 수 있도록 테이프(152)의 마이크로 챔버(114)에 대응하는 부분에 미소 기공을 형성할 수 있다. In the step (S23) of forming micropores in the
인쇄회로기판의 저면에 마이크로 챔버가 드러나도록 절개된 스텐실을 배치하는 단계(S24)에서는, 인쇄회로기판(110)을 뒤집어 인쇄회로기판(110)의 저면에 추진제(115) 삽입을 위한 스텐실(150)을 배치할 수 있다. In the step (S24) of disposing the cut stencil to expose the microchamber on the bottom of the printed circuit board, the printed
추진제를 스텐실 위에 도포하는 단계(S25)에서는, 경화되기 이전의 추진제(115)를 연료 삽입용 헤라(151)를 이용하여 0.1mm 두께의 스텐실 위에서 밀어, 마이크로 챔버(114) 내에 추진제(115)를 채워 넣을 수 있다. In the step of applying the propellant on the stencil (S25), the
스텐실을 제거하고 추진제를 경화시키는 단계(S26)에서는, 추진제 경화는 컨벡션 오븐을 이용할 수 있다. 150도의 오븐에 추진제(115)가 충전된 인쇄회로기판(110)을 넣고 약30분간 가열하면 완전히 경화될 수 있다. In the step of removing the stencil and curing the propellant (S26), the propellant curing may use a convection oven. When the printed
레진과 경화제의 비율에서 경화제 비율을 높일수록 PDMS 바인더의 Young's Modulus가 증가하고 더욱 단단해지는 특성이 있기 때문에, 원하는 물성을 형성하기 위해서 혼합비를 조절할 수 있음은 물론이다. 혼합시간도, 다양한 rpm에서 다양한 시간동안, 적절히 페이스트가 혼합될 때까지 조건을 조절할 수 있다.As the ratio of the curing agent to the resin and curing agent is increased, the Young's Modulus of the PDMS binder increases and it becomes harder. The mixing time can also be adjusted at various rpm for various times, until the paste is properly mixed.
추진제(115)가 완전히 경화되면, 인쇄회로기판의 평면에 부착된 테이프를 제거하는 단계(S27)에서 테이프(152)를 제거하여 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계(S2)를 마무리할 수 있다. When the
인쇄회로기판(110)에 점화 요소(116)를 결합하는 단계(S3)는, 인쇄회로기판의 평면에 마이크로 챔버의 양 측에 마련된 전극이 드러나도록 절개된 스텐실을 배치하는 단계(S31), 점화 요소를 스텐실 위에 도포하는 단계(S32), 스텐실을 제거하고 점화 요소를 경화시키는 단계(S33)를 포함할 수 있다. The step (S3) of coupling the
점화 요소(116)는 탄소나노튜브(CNT) 혹은 카본 파우더 등의 전도성 소재가 함유되어 있는 페이스트일 수 있다. 점화 요소(116)는 전도성을 띄긴 하나 금속에 비해 수천~수만배 정도 높은 저항을 가지고 있어, 적절한 전압을 걸게 되면 인쇄회로기판(110)의 전극(112)이 상온을 유지할 때, 점화 요소(116)는 추진제(115)의 발화점인 섭씨 300도 인근까지 온도가 상승할 수 있다. The
기존의 점화 회로의 경우 유리 등으로 박막을 만들어 추진제 위에 덮어 물리적으로 결합시키는 방식으로 제작되었다. 본 발명의 일 실시에에 따른 점화 시스템은 추진제(115)에 점화 요소(116)를 바르는 방식으로 제작되어 실질적으로 추진제(115)와 점화 요소(116)가 일체화 될 수 있다. 이를 통해 점화 확률을 더욱 높일 수 있다. In the case of the existing ignition circuit, it was manufactured by making a thin film of glass, etc., covering it with a propellant, and physically bonding it. The ignition system according to an embodiment of the present invention is manufactured by applying the
또한, 기존 MEMS 추력기의 경우 점화 회로 및 박막을 별도의 공정을 통해 제작해야 했기에 공정이 복잡하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널(10)은 공정이 단순해질 수 있다. In addition, in the case of the existing MEMS thruster, the process was complicated because the ignition circuit and the thin film had to be manufactured through a separate process. However, the process of the
페이스트를 균질한 두께로 바르는 방식은, 추진제를 micro chamber 내에 넣는 과정과 유사하게 스텐실 마스크를 위에 덧대고 헤라로 2~3번 밀어서 도포하게 된다.The method of applying the paste in a uniform thickness is similar to the process of putting the propellant in the micro chamber.
인쇄회로기판의 평면에 마이크로 챔버의 양 측에 마련된 전극이 드러나도록 절개된 스탠실을 배치하는 단계(S31)에서, 추진제(115)가 삽입된 인쇄회로기판(110)의 평면에 마이크로 챔버의 양 측에 마련된 전극이 드러나도록 절개된 점화 요소 결합용 스텐실(160)을 배치할 수 있다. In the step (S31) of arranging the cut stencil so that the electrodes provided on both sides of the microchamber are exposed on the plane of the printed circuit board, the amount of the microchamber on the plane of the printed
점화 요소를 상기 스텐실 위에 도포하는 단계(S32)에서는, 경화되기 이전의 점화 요소(116)를 점화 요소 삽입용 헤라(161)를 이용하여 스텐실 위에서 밀어 도포할 수 있다. 점화 요소(116)는 카본 페이스트 외에도 세라믹, Ag 분말 등이 포함되어 있는 전도성 페이스트는 전부 사용될 수 있다. 다만, 연료가 점화될 정도까지 온도가 높아져야 하므로, 가용 온도가 섭씨 300도가 넘는 페이스트를 사용하는 것이 바람직하다.In the step of applying the ignition element on the stencil ( S32 ), the
점화 요소(116)는 경화된 후에 두께가 매우 얇아지기 때문에, 이를 고려하여 스텐실(160)의 두께를 충분히 두껍게 하여야 한다. 경화 전후의 두께 변화는 datasheet에 나와있지 않은 경우가 많으므로 실험적으로 값을 측정하여야 할 수 있다. 사용하는 점화 요소(116)의 종류에 따라 스텐실(160)의 두께는 0.1~0.5mm로 설정할 수 있다.Since the
스텐실을 제거하고 상기 점화 요소를 경화시키는 단계(S33)에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 추력 패널(10)의 점화 요소(116)의 경우 상온에서 2시간, 200도에서 2시간 동안 Convection 오븐을 이용하여 가열하여 경화시킬 수 있다. 다른 종류의 점화 요소(116)는 datasheet에 기재된 경화 온도 및 조건에 따라 경화시킬 수 있다. 점화 요소(116)는 경화 도중 추진제(115)의 발화가 일어나지 않도록 섭씨 300도 미만의 조건을 가진 페이스트를 택하는 것이 바람직하다.In the step of removing the stencil and curing the ignition element (S33), in the case of the
인쇄회로기판(110)의 평면에 노즐층(100)을 결합하는 단계(S4)는, 노즐층의 마이크로 챔버에 대응하는 위치에 노즐을 형성하는 단계(S41), 인쇄회로기판의 평면에 접착제를 도포하는 단계(S42), 접착제 위에 노즐층을 배치하고 경화시키는 단계(S43)를 포함할 수 있다. The step (S4) of bonding the
노즐층의 마이크로 챔버에 대응하는 위치에 노즐을 형성하는 단계(S41)에서는, 스케일에 따라 다양한 방법으로 노즐(101)의 가공이 가능하다. 노즐(101)은 폭이 가장 좁은 노즐목(103)과 폭이 가장 넓은 노즐 출구(102)를 연결하는 경사면의 각도가 12도 내지 18가 되도록 형성될 수 있다. 드릴링을 이용할 경우 직경 100um까지는 가공이 가능하고 12~18도 사이의 각도를 가지는 테이퍼 구조 역시 가공이 가능하다. 100um 보다 작은 직경의 노즐은 포토 리소그래피를 통해 가공할 수 있다. 포토 에칭을 할 때, 아랫면은 고내열성 캡톤 테이프 등으로 가린 다음 위에만 포토 레지스트를 발라 윗부분만 빛에 노출시켜서 테이퍼 형상으로 가공을 할 수 있다.In the step of forming the nozzle at a position corresponding to the microchamber of the nozzle layer ( S41 ), it is possible to process the
인쇄회로기판의 평면에 접착제를 도포하는 단계(S42)에서는, 인쇄회로기판(110)의 평면에 UV light 접착제를 부은 다음 스핀코터로 돌려서 인쇄회로기판의 상부 평면 전체를 접착제로 얇게 코팅하여 노즐층 접착층(130)을 형성할 수 있다. 노즐층 접착층(130)은 인쇄회로기판(110)의 평면에 형성된 점화 회로(111)와 점화 요소(116)가 모두 덮이는 두께로 형성될 수 있다. In the step of applying the adhesive to the plane of the printed circuit board (S42), the UV light adhesive is poured on the plane of the printed
접착제 위에 노즐층을 배치하고 경화시키는 단계(S43)에서는, 노즐층 접착층(130)이 형성된 인쇄회로기판(110) 위에 노즐층(100)을 배치하고 UV light를 쬐어 고정시킬 수 있다. In the step of disposing and curing the nozzle layer on the adhesive ( S43 ), the
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 모듈 제조 방법을 나타낸 순서도이다.13 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a solar panel module according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 모듈 제조 방법은 태양광 패널의 평면에 보강층을 결합하는 단계(S51), 인쇄회로기판에 점화 회로 및 마이크로 챔버를 형성하는 단계(S52), 인쇄회로기판의 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계(S53), 인쇄회로기판을 보강층의 평면에 결합하는 단계(S54), 인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계(S55), 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계(S56)를 포함할 수 있다. A method for manufacturing a solar panel module according to an embodiment of the present invention includes the steps of combining a reinforcing layer on the plane of the solar panel (S51), forming an ignition circuit and a microchamber on a printed circuit board (S52), a printed circuit board Inserting the propellant into the microchamber of (S53), coupling the printed circuit board to the plane of the reinforcing layer (S54), coupling the ignition element to the printed circuit board (S55), the nozzle layer on the plane of the printed circuit board It may include a step (S56) of combining.
태양광 패널의 평면에 보강층을 결합하는 단계(S51)는, 보강층의 저면에 접착제를 도포하는 단계, 태양광 패널의 평면에 보강층을 배치하여 접착제를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. The step of bonding the reinforcing layer to the flat surface of the solar panel (S51) may include applying an adhesive to the bottom surface of the reinforcing layer, and curing the adhesive by disposing the reinforcing layer on the flat surface of the solar panel.
보강층의 저면에 접착제를 도포하는 단계에서는, 보강층(120)을 뒤집어 UV light 접착제를 부은 다음, 스핀코터를 이용하여 얇게 접착제를 도포하여 태양광 패널 접착층(210)을 형성할 수 있다. 태양광 패널의 평면에 보강층을 배치하여 접착제를 경화시키는 단계에서는, 태양광 패널(200)을 보강층(120)의 저면측에 붙인 후 UV 광을 쬐어 고정시킬 수 있다. In the step of applying the adhesive to the bottom of the reinforcing layer, the reinforcing
인쇄회로기판에 점화 회로 및 마이크로 챔버를 형성하는 단계(S52)와 인쇄회로기판의 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계(S53)는 추력 패널 제조 방법의 인쇄회로기판(110)에 점화 회로(111) 및 마이크로 챔버(114)를 형성하는 단계(S1)와 마이크로 챔버(114)에 추진제(115)를 삽입하는 단계(S2)에 관한 설명으로 갈음한다. The step of forming the ignition circuit and the microchamber on the printed circuit board (S52) and the step of inserting the propellant into the microchamber of the printed circuit board (S53) are the
인쇄회로기판을 보강층의 평면에 결합하는 단계(S54)에서는 보강층(120)의 상부에 UV light 접착제를 부은 다음 스핀코터를 이용하여 얇게 도포되도록 하여 보강층 접착층(140)을 형성한 후, 보강층(120)의 상부와 인쇄회로기판(110)의 하부가 맞닿도록 배치하여 UV를 쬐어서 고정시킬 수 있다. In the step of bonding the printed circuit board to the flat surface of the reinforcing layer (S54), a UV light adhesive is poured on the upper portion of the reinforcing
인쇄회로기판에 점화 요소를 결합하는 단계(S55)와 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계(S56)는 추력 패널 제조 방법의 인쇄회로기판(110)에 점화 요소(116)를 결합하는 단계(S3)와 인쇄회로기판(110)의 평면에 노즐층(100)을 결합하는 단계(S4)에 관한 설명으로 갈음한다. The step of coupling the ignition element to the printed circuit board (S55) and the step of coupling the nozzle layer to the plane of the printed circuit board (S56) are the steps of coupling the
추력 패널(10)은 태양광 패널(200)과 결합하여 태양광 패널 모듈(20)을 형성할 수 있고, 태양광 패널 외에도 다양한 큐브 위성 필수 부품 위에 패키징이 가능하다. 추력 패널(10)의 마이크로 챔버(114)의 사이즈 역시 다양하게 조절이 가능하여 원하는 크기의 추력과 충격량을 발생시키도록 할 수 있다. The
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추력 패널의 일부의 단면도이다.14 is a cross-sectional view of a portion of a thrust panel according to another embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 추력 패널(30), 태양광 패널 모듈 또는 우주 비행체는 점화 요소가 필요하지 않은 추진제(315)를 포함할 수 있다. 점화 요소가 필요하지 않은 추진제(315)는 추진제 자체를 전도체로 만들어서 추력 패널(10)을 단순하게 제작할 수 있으며, 점화 확률을 높일 수 있다. Referring to FIG. 14 , the
추력 패널(30)은 인쇄회로기판(310), 노즐층(300), 노즐층 접착층(330)을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(310)은 마이크로 챔버(314)와 마이크로 챔버(314)를 연결하는 점화 회로(311)를 포함할 수 있다. 점화 회로(311)는 전극(312)과 도선(313)을 포함할 수 있다. 마이크로 챔버(314)에는 로켓 추진을 위한 추진제(315)가 삽입되고, 추진제(315)는 점화 회로(311)에 연결될 수 있다. 노즐층(300)은 인쇄회로기판(310)의 평면에 결합될 수 있다. The
추진제(315)는 나노 금속 파우더 혹은 전도성 물질을 소량 포함할 수 있다. 이러한 추진제는 약한 전도성을 가지며, 짧은 시간 내에 마이크로 챔버의 내부에서 완전히 연소가 일어날 수 있게 제작할 수 있다. The
점화 회로(311)의 전극(312)은 마이크로 챔버(314)의 측면부에 배치될 수 있다. 점화 회로(311)에 전류를 흘려 추진제(315)에 전압을 걸게 되면 빠른 시간내에 추진제 전체를 발화점 이상으로 온도를 올릴 수 있고, 추진제 전체에서 연소가 일어날 수 있다. The
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추력 패널의 일부의 단면도이다.15 is a cross-sectional view of a portion of a thrust panel according to another embodiment of the present invention;
도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 추력 패널(40), 태양광 패널 모듈 또는 우주비행체는 점화 요소가 필요하지 않은 추진제(315)를 포함할 수 있다. 추력 패널(40)은 인쇄회로기판(310), 노즐층(300), 노즐층 접착층(330)을 포함할 수 있다. 추진제(315), 노즐층(300), 노즐층 접착층(330)에 관한 설명은 도 14에 도시된 추력 패널(30)에 관한 설명으로 갈음한다. Referring to FIG. 15 , a
인쇄회로기판(310)은 마이크로 챔버(314)와 마이크로 챔버(314)를 연결하는 점화 회로(317)를 포함할 수 있다. 점화 회로(317)는 전극(316)과 도선(313)을 포함할 수 있다. 점화 회로(317)는 인쇄회로기판(310)의 평면에 마련되고, 전극(316)은 마이크로 챔버(314)의 양 측에 마이크로 챔버(314)의 지름만큼 간격을 두고 마련될 수 있다. The printed
마이크로 챔버(314)에는 로켓 추진을 위한 추진제(315)가 삽입되고, 추진제(315)는 점화 회로(317)에 연결될 수 있다. 추진제(315)는 마이크로 챔버(314)의 양 측에 마련된 전극(316)의 높이까지 채워질 수 있고, 마이크로 챔버(314)의 상단에서 점화 회로(317)의 전극(316)과 연결될 수 있다. 점화 회로(317)에 전류를 흘려 추진제(315)에 전압을 걸게 되면 추진제의 상단으로부터 시작하여 전체적으로 연소가 일어날 수 있다.A
상기에서는 본 발명의 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀 둔다.In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and it is understood that various changes or modifications can be made within the spirit and scope of the present invention. It is apparent to those skilled in the art, and therefore, such changes or modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
1: 우주비행체 2: 프레임
3: 탑재체 4: 카메라
10: 추력 패널 20: 태양광 패널 모듈
30, 40: 추력 패널 100: 노즐층
110: 인쇄회로기판 111: 점화 회로
112: 전극 113: 도선
114: 마이크로 챔버 115: 추진제
116: 점화 요소 120: 보강층
130: 노즐층 접착층 140: 보강층 접착층
150: 스텐실 160: 스텐실
200: 태양광 패널 210: 태양광 패널 접착층
310: 인쇄회로기판 311: 점화 회로
312: 전극 313: 도선
314: 마이크로 챔버 315: 추진제
316: 전극 317: 점화 회로1: Spacecraft 2: Frame
3: Payload 4: Camera
10: thrust panel 20: solar panel module
30, 40: thrust panel 100: nozzle layer
110: printed circuit board 111: ignition circuit
112: electrode 113: conducting wire
114: micro chamber 115: propellant
116: ignition element 120: reinforcing layer
130: nozzle layer adhesive layer 140: reinforcing layer adhesive layer
150: stencil 160: stencil
200: solar panel 210: solar panel adhesive layer
310: printed circuit board 311: ignition circuit
312: electrode 313: conducting wire
314: micro chamber 315: propellant
316
Claims (14)
상기 마이크로 챔버에 삽입되는 추진제;
상기 점화 회로에 결합되는 점화 요소;
상기 마이크로 챔버에 대응하는 위치에 형성되는 노즐을 포함하고, 상기 인쇄회로기판의 평면에 결합되는 노즐층; 및
상기 인쇄회로기판과 상기 노즐층을 결합시키도록 상기 인쇄회로기판과 상기 노즐층의 사이에 배치되는 노즐층 접착층;을 포함하고,
상기 점화 요소는 상기 마이크로 챔버에 삽입된 상기 추진제의 적어도 일부를 덮도록 배치되고, 상기 노즐층 접착층 내에 배치되는 추력 패널.a printed circuit board including a microchamber and an ignition circuit;
a propellant inserted into the microchamber;
an ignition element coupled to the ignition circuit;
a nozzle layer including a nozzle formed at a position corresponding to the microchamber and coupled to a plane of the printed circuit board; and
a nozzle layer adhesive layer disposed between the printed circuit board and the nozzle layer to bond the printed circuit board and the nozzle layer;
wherein the ignition element is disposed to cover at least a portion of the propellant inserted into the microchamber, and disposed within the nozzle layer adhesive layer.
상기 인쇄회로기판은 투명 재질로 형성되고,
상기 마이크로 챔버는 상기 인쇄회로기판을 관통하도록 형성되는 추력 패널.According to claim 1,
The printed circuit board is formed of a transparent material,
The micro chamber is a thrust panel formed to penetrate the printed circuit board.
상기 인쇄회로기판은 복수의 마이크로 챔버를 포함하고,
상기 점화 회로는 상기 복수의 마이크로 챔버의 각각을 별개로 제어할 수 있도록 구성되는 추력 패널.According to claim 1,
The printed circuit board includes a plurality of microchambers,
The ignition circuit is a thrust panel configured to be able to separately control each of the plurality of microchambers.
상기 복수의 마이크로 챔버는 격자 형태로 배열되는 추력 패널.6. The method of claim 5,
A thrust panel in which the plurality of microchambers are arranged in a grid shape.
상기 복수의 마이크로 챔버는 사각형, 원형 및 방사형 중 적어도 하나의 형태로 배열되는 추력 패널. 6. The method of claim 5,
The plurality of micro-chambers are a thrust panel that is arranged in at least one shape of a rectangle, a circle, and a radial shape.
상기 마이크로 챔버에 삽입되고, 상기 점화 회로에 연결되는 추진제; 및
상기 인쇄회로기판의 평면에 결합되는 노즐층;을 포함하고,
상기 추진제는 전도성 물질을 포함하고,
상기 점화 회로는 상기 마이크로 챔버의 측면에 배치되는 전극을 포함하는 추력 패널.a printed circuit board having a micro chamber and an ignition circuit formed thereon;
a propellant inserted into the microchamber and connected to the ignition circuit; and
Including; a nozzle layer coupled to the plane of the printed circuit board;
The propellant comprises a conductive material,
The ignition circuit is a thrust panel including an electrode disposed on the side of the microchamber.
상기 마이크로 챔버에 삽입되고, 상기 점화 회로에 연결되는 추진제; 및
상기 인쇄회로기판의 평면에 결합되는 노즐층;을 포함하고,
상기 점화 회로는 상기 인쇄회로기판의 평면에 마련되고 상기 마이크로 챔버의 양 측에 마련되는 전극을 포함하고,
상기 추진제는 전도성 물질을 포함하고, 상기 마이크로 챔버의 상단에서 상기 전극와 연결되는 추력 패널.a printed circuit board having a micro chamber and an ignition circuit formed thereon;
a propellant inserted into the microchamber and connected to the ignition circuit; and
Including; a nozzle layer coupled to the plane of the printed circuit board;
The ignition circuit includes electrodes provided on a plane of the printed circuit board and provided on both sides of the microchamber,
The propellant includes a conductive material, and the thrust panel is connected to the electrode at the top of the microchamber.
마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계;
상기 인쇄회로기판의 평면에 점화 요소를 결합하는 단계; 및
상기 점화요소가 결합된 상기 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계;를 포함하는 추력 패널 제조 방법.forming an ignition circuit and a microchamber on a printed circuit board;
inserting a propellant into the microchamber;
coupling an ignition element to the plane of the printed circuit board; and
Thrust panel manufacturing method comprising a; bonding the nozzle layer to the plane of the printed circuit board to which the ignition element is coupled.
상기 마이크로 챔버에 추진제를 삽입하는 단계는,
추진제를 제작하는 단계;
상기 인쇄회로기판의 평면에 테이프를 부착하는 단계;
상기 인쇄회로기판의 저면에 상기 마이크로 챔버가 드러나도록 절개된 스텐실을 배치하는 단계;
추진제를 상기 스텐실 위에 도포하는 단계;
상기 스텐실을 제거하고 상기 추진제를 경화시키는 단계; 및
상기 인쇄회로기판의 평면에 부착된 테이프를 제거하는 단계;를 포함하는 추력 패널 제조 방법.12. The method of claim 11,
Inserting the propellant into the microchamber,
making a propellant;
attaching a tape to the flat surface of the printed circuit board;
disposing the cut stencil on the bottom surface of the printed circuit board to expose the microchamber;
applying a propellant over the stencil;
removing the stencil and curing the propellant; and
Thrust panel manufacturing method comprising a; removing the tape attached to the plane of the printed circuit board.
상기 인쇄회로기판의 평면에 점화 요소를 결합하는 단계는,
상기 인쇄회로기판의 평면에 상기 마이크로 챔버의 양 측에 마련된 전극이 드러나도록 절개된 스텐실을 배치하는 단계;
상기 점화 요소를 상기 스텐실 위에 도포하는 단계; 및
상기 스텐실을 제거하고 상기 점화 요소를 경화시키는 단계;를 포함하는 추력 패널 제조 방법.12. The method of claim 11,
The step of coupling the ignition element to the plane of the printed circuit board comprises:
disposing a cut stencil on the plane of the printed circuit board to expose electrodes provided on both sides of the microchamber;
applying the ignition element over the stencil; and
and removing the stencil and curing the ignition element.
상기 점화 요소가 결합된 상기 인쇄회로기판의 평면에 노즐층을 결합하는 단계는,
상기 노즐층의 상기 마이크로 챔버에 대응하는 위치에 노즐을 형성하는 단계;
상기 인쇄회로기판의 평면에 접착제를 도포하는 단계; 및
상기 접착제 위에 상기 노즐층을 배치하고 경화시키는 단계;를 포함하는 추력 패널 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The step of coupling the nozzle layer to the plane of the printed circuit board to which the ignition element is coupled includes:
forming a nozzle in a position corresponding to the microchamber of the nozzle layer;
applying an adhesive to the flat surface of the printed circuit board; and
Thrust panel manufacturing method comprising a; disposing and curing the nozzle layer on the adhesive.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210012776A KR102413082B1 (en) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Thrusting panel |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| KR (1) | KR102413082B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104986357A (en) * | 2015-05-28 | 2015-10-21 | 西北工业大学 | Silicon-based self-sealed miniature thruster and preparation method thereof |
| CN109774976A (en) * | 2019-03-26 | 2019-05-21 | 北京航空航天大学 | A kind of miniature thrust generating apparatus and its operating method using capsule-type fuel unit |
-
2021
- 2021-01-29 KR KR1020210012776A patent/KR102413082B1/en active IP Right Grant
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |