대형위성 검증용 우주환경 모사장치 설계

우주환경은 고진공 환경이며 태양 복사열에 의한 고온 환경 및 극저온이 반복되는 가혹한 환경으로 특징지어진다. 위성체는 지상에서 발사되어 우주궤도에 진입한 순간부터는 계속해서 우주환경에 노출되며 이러한 가혹한 우주환경에 의해서 위성체의 주요부품에 기능장애가 초래되기도 하고 이는 결국 임무의 실패로 이어지도 한다[1]. 위와 같은 이유들로 인하여 위성체는 지상에서 우주환경시험을 거쳐 기능 및 작동상태를 점검해야 하며, 이를 위해서는 우주환경을 모사 할 수 있는 우주환경 모사장비가 필요하다. 대형 열진공 챔버는 원형 구조의 진공용기와 복사를 이용하여 위성체의 온도를 조절하게 되는 thermal system, 진공 용기내의 진공환경을 모사하는 진공시스템, 각각의 시스템을 조절하는 제어시스템으로 크게 구분할 수 있다. 대형 열진공 챔버 시스템의 chamber vessel은 진공용기로 1000kg 이상의 위성체를 지지 할 수 있는 구조로 설계되며, 고온과 저온에서의 온도 조건에서 최소의 열변형을 갖도록 설계되어야 한다. 챔버의 최소 진공도는 1×10-6 torr이며, 진공용기는 main body, door, internal & external equipment, 각종 port를 위한 opening 등으로 구성된다. 대형 열진공 챔버의 thermal system은 우주의 극저온 환경을 모사하기 위해서 사용된다. 미래의 정지궤도 위성의 최대 power dissipation은 약 25kw정도로 예상되며, 위성에 의한 power dissipation은 극저온 모사를 위한 shroud 설계시에 고려되어야 하며, LN2 소모량 저감과 shroud 표면 온도의 균일성을 고려하여 설계되어야 한다. Vacuum system은 열진공 챔버 내부의 압력을 고진공(10-6torr 이하)으로 펌핑하기 위해 사용된다. 진공용기의 진공도를 위해서는 재료 선정 및 구조적, 열적 안정성 확보를 고려해야 하며, 아울러 진공용기내에서 위성의 편평도를 확보하기 위한 특별한 장치 등을 고려하여 설계해야 한다. 본 논문에서는 대형 위성체의 우주환경 모사에 필요한 대형 열진공 챔버의 설계에 필요한 요소들을 살펴보고자 한다.