항공우주연구원

■ 1개의 태양전지판만을 장착한 이유 및 기술적 난이도

▶천리안 위성 북쪽에 장착된 기상탑재체의 영상품질은 센서부 온도에 민감하므로 방열판을 이용해서 내부온도를 최대한 저온으로 유지해야 한다. 이러한 탑재체 특성으로 인해 북쪽에 외부 열원을 갖게 되면 저온 유지가 그만큼 어렵게 된다.

▶태양전지판이 탑재체 쪽에 있을 경우 태양빛을 반사하는 특성으로 인해 외부 열원으로 작용할 수 있으므로 천리안위성에는 남쪽으로만 태양전지판을 장착하여 탑재체가 장착된 위성 북쪽의 외부 온도를 최대로 낮게 유지할 수 있도록 개발했다.

▶태양전지판 1축 장착에 따른 기술적 난이도

- 태양전지판에 작용하는 태양복사압이 위성 자세에 영향을 끼치게 되는데, 태양전지판이 양축으로 배치될 경우는 상쇄효과가 발생하여 큰 문제가 없지만 1축으로 배치될 경우는 그 영향을 모두 제어해야 한다. 따라서 추력기의 사용이 잦아지게 되고, 연료추가 사용과 이에 따른 복잡한 구동기 제어 알고리즘 및 휠오프로딩* 시간의 최소화 설계 등이 요구된다.

* 휠오프로딩 : 위성 자세 유지 기능을 하는 반작용 휠에 걸리는 부하는 점점 커지게 되는데, 추력기를 사용하여 이 부하를 낮추는 작업

▶해외 기상위성의 경우 이러한 문제점을 해결하기 위해 한쪽에 태양전지판, 다른 한쪽에 붐을 장착, 태양복사압에 의한 영향을 상쇄하기도 한다.

■ 3개의 탑재체 장착으로 인한 기술적 난이도

▶(탑재체간 간섭) 정지궤도용 광학탑재체는 고정밀 지향이 요구되나, 내부적으로 진동을 유발하는 기계적 구동부를 포함하고 있음

- 각 탑재체 자체적으로는 기계적 진동문제를 해결한 제품들이지만 서로 다른 광학탑재체들을 같은 위성에 장착할 경우 상호 간섭으로 인하여 영상품질의 저하가 나타날 수 있음

-이들 광학탑재체는 24시간 연속적으로 임무를 수행해야 하므로, 탑재체간의 기계적 간섭을 해소하기 위해 교대로 운용할 수도 없음

- 기계적 간섭의 영향을 초단위로 면밀히 분석하고 기존 소프트웨어에 상당한 수정을 가하여 설계를 완료·적용, 문제를 해결함

- 이러한 정지궤도위성 복합임무 설계기술은 설계상의 난이도나 기술상의 우월성, 앞으로의 수요를 고려할 때 큰 의미가 있을 것으로 전망

▶(위치유지 작업 시각의 결정) 정지궤도위성은 지상 36,000km 상공 적도 부근에 위치하게 되는데, 태양과 달의 섭동력에 의한 위성의 궤도이탈을 방지하고자 추력기를 작동하여 궤도조정을 수행

- 이 과정에서 광학탑재체가 영향을 받아 영상품질이 저하될 수 있으므로 이를 고려하여 위치 유지 작업을 수행하기 위한 최적의 시각을 정하는 작업도 고난이도의 작업에 해당함

- 이 문제는 위성 임무의 우선순위를 고려하여 해결함

▶(탑재체 조립 및 정렬) 3개의 탑재체를 동시에 장착 시 정지궤도에서 각 탑재체의 시야 확보를 위해 광학탑재체 및 통신탑재체의 최적 위치선정이 요구되며, 각 탑재체의 지향정밀도 요구조건을 만족시키기 위해 위성 조립 시 정밀한 정렬이 요구됨

- 통신탑재체는 동작 시 발열량이 큰 반면, 기상 및 해양탑재체의 경우 영상 품질이 센서부 온도에 민감하기 때문에 내부 온도를 최대한 저온으로 유지해야 함

- 이처럼 각 탑재체의 서로 다른 발열량을 고려한 히트 파이프의 최적 설계 역시 고난이도의 작업에 해당함