KR102719590B1 - 인공위성 및 그 운용방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인공위성 및 그 운용방법에 관한 것으로서, 내부공간을 가지는 프레임; 상기 프레임의 내부공간에 설치되는 전자장비부; 및 상기 전자장비부에 접촉하고, 광의 투과율이 조절될 수 있는 방열부;를 포함하고, 태양광의 투과율을 조절할 수 있는 방열부를 구비하여, 인공위성에 탑재된 전자장비부의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 인공위성 및 그 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자장비부의 과열을 억제할 수 있는 인공위성 및 그 운용방법에 관한 것이다.
인공위성에 탑재되는 장비의 중요한 요소 중 하나는 고온, 저온, 방사 노이즈 등의 우주환경에서 안정적으로 작동하는 것이다. 특히, 인공위성에는 다양한 전자장비들이 탑재되기 때문에, 인공위성을 제작할 때 전자장비들에서 발생하는 열을 처리하기 위한 설계가 필요하다.
이에 인공위성에는 전자장비들에서 발생하는 열을 방열시키기 위한 방열부가 설치되어 있다. 방열부는 일단이 전자장비들과 연결되고, 타단이 우주로 노출되게 설계된다. 따라서, 전자장비들에서 발생한 열이 방열부를 통해 우주로 방출되어, 전자장비가 과열되는 것을 방지할 수 있다. 그런데 인공위성이 태양과 지구 사이에 위치하는 경우, 방열부가 태양광에 의해 가열되어 전자장비의 방열 효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 전자장비부의 열을 외부로 효율적으로 방출시킬 수 있는 인공위성 및 그 운용방법을 제공한다.
본 발명은 태양광의 투과율을 조절할 수 있는 방열부가 구비된 인공위성 및 그 운용방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 인공위성은, 내부공간을 가지는 프레임; 상기 프레임의 내부공간에 설치되는 전자장비부; 및 상기 전자장비부에 접촉하고, 광의 투과율이 조절될 수 있는 방열부;를 포함할 수 있다.
상기 방열부는, 입력되는 전기 신호에 의해 광의 투과율이 조절될 수 있다.
상기 방열부는, 상기 전자장비부에 접촉하도록 설치되는 방열체; 입력되는 전기 신호에 따라 광의 투과율이 조절될 수 있고, 상기 방열체의 일부를 감싸도록 설치되는 조절체; 및 전기 신호를 발생시킬 수 있고, 상기 조절체에 연결되는 전기 신호 발생기;를 포함할 수 있다.
상기 조절체는, 상기 전기 신호 발생기에 연결되는 제1전극층; 상기 전기 신호에 따라 전자를 방출 또는 유입시킬 수 있고, 상기 제1전극층의 일면에 설치되는 전자층; 상기 전자를 이동시킬 수 있고, 상기 전자층의 일면에 설치되는 전해질층; 상기 전자와 산화 반응 및 환원 반응할 수 있는 금속 원자를 포함하고, 상기 전해질층의 일면에 설치되는 전기 변색층; 및 상기 전기 변색층의 일면에 설치되고, 상기 전기 신호 발생기에 연결되는 제2전극층;을 포함하고, 상기 전기 변색층은, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층에 전기 신호가 입력되면, 상기 전해질층을 통과한 상기 전자층의 전자와 환원 반응하여 광의 투과율을 저감시킬 수 있다.
상기 조절체는, 상기 제1전극층의 타면 및 상기 제2전극층의 일면 중 적어도 하나에 설치되고, 광을 투과시킬 수 있는 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 방열부로 입사되는 광의 세기 및 상기 방열부의 온도 중 적어도 하나를 측정하기 위한 측정부; 및 측정된 결과에 따라 상기 전기 신호 발생기의 동작을 제어하기 위한 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 측정된 결과가 미리 정한 기준 세기 또는 기준 온도보다 높으면, 상기 전기 신호 발생기를 동작시킬 수 있다.
상기 방열부는, 상기 방열부로 입사되는 광의 세기에 따라 광의 투과율이 조절될 수 있다.
상기 방열부는, 상기 전자장비부에 접촉하도록 설치되는 방열체; 및 입사되는 광의 세기에 따라 광의 투과율이 조절될 수 있는 광 변색 물질을 포함하고, 상기 방열체의 일부를 감싸도록 설치되는 조절체;를 포함할 수 있다.
상기 광 변색 물질은, 광의 세기가 미리 정한 기준 세기보다 강하면 광의 투과율을 저감시키고, 광의 세기가 상기 기준 세기보다 약하면 광의 투과율을 증가시킬 수 있다.
상기 방열체는, 상기 전자장비부에 접촉하도록 상기 프레임의 내부에 설치되는 접촉부재; 및 상기 프레임의 외부로 연장되고, 상기 접촉부재에 연결되는 방출부재;를 포함하고, 상기 조절체는 상기 방출부재에 설치될 수 있다.
상기 조절체는, 상기 방열체를 노출시키는 통공을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 인공위성 운용방법은, 인공위성을 발사하고, 비행시키는 과정; 및 상기 인공위성이 비행하는 위치에 따라 상기 인공위성으로 입사되는 광의 투과율을 조절하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 인공위성의 전자장비부에 연결된 방열체를 이용하여, 상기 전자장비부에서 발생되는 열을 우주로 방출시키는 과정을 더 포함하고, 상기 광의 투과율을 조절하는 과정은, 상기 방열체로 입사되는 광의 투과율을 조절할 수 있다.
상기 광의 투과율을 조절하는 과정은, 상기 인공위성이 태양과 지구 사이를 비행할 때 광의 투과율을 낮추고, 상기 인공위성이 태양과 지구 사이를 벗어나서 비행할 때 광의 투과율을 높일 수 있다.
상기 비행시키는 과정은, 상기 인공위성으로 입사되는 광의 세기를 측정하는 과정; 및 상기 방열체의 온도를 측정하는 과정; 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 광의 투과율을 조절하는 과정은, 측정된 결과를 이용하여 상기 방열체로 입사되는 광의 투과율을 조절할 수 있다.
상기 광의 투과율을 조절하는 과정은, 상기 방열체에 설치된 조절체에 전기 신호를 입력하여 상기 조절체의 색상을 변경시키거나 상기 방열체로 입사되는 광을 이용하여 상기 방열체에 설치된 조절체의 색상을 변경시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 태양광의 투과율을 조절할 수 있는 방열부를 구비하여, 인공위성에 탑재된 전자장비부의 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 방열부에 열을 외부로 용이하게 방출시킬 수 있다. 이에, 전자장비부의 과열이 방지되어 전자장비부가 안정적으로 작동될 수 있고, 인공위성의 수명 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인공위성의 외형 구조를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 인공위성의 방열부가 전자장비부와 연결되는 구조를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 인공위성의 방열부를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 방열부의 변형 예를 보여주는 평면도 및 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 인공위성의 방열부를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 6는 방열부의 변형 예를 보여주는 평면도.
도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 인공위성의 방열부가 전자장비부와 연결되는 구조를 개략적으로 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 인공위성의 방열부를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 방열부의 변형 예를 보여주는 평면도 및 단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 인공위성의 방열부를 개략적으로 보여주는 단면도.
도 6는 방열부의 변형 예를 보여주는 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 발명을 상세하게 설명하기 위해 도면은 과장될 수 있고, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 인공위성의 외형 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 인공위성의 방열부가 전자장비부와 연결되는 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 인공위성의 방열부를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 방열부의 변형 예를 보여주는 평면도 및 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시 예에 따른 인공위성의 방열부를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 6는 방열부의 변형 예를 보여주는 평면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 인공위성은, 발사체에 탑재되어 우주로 발사된 후, 우주에서 임무를 수행하는 초소형 위성을 포함할 수 있다. 인공위성(1000)은 100kg 이하의 무게를 가지고, 주로 상용부품을 사용하여 저비용으로 제작되며, 원활한 운용 및 임무수행을 위해 다수개가 군집 대형을 이룬다. 따라서, 인공위성(1000)이 군집 대형을 이루기 위해서 다수개가 하나의 발사체에 탑재되어 우주로 발사될 수 있다. 그러나 인공위성은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 에컨대 인공위성(1000)은 대형, 중형 또는 소형 위성일 수도 있고, 마이크로 위성일 수도 있다.
도 1을 참조하면, 인공위성(1000)은 프레임(1100), 전자장비부(1200), 도 2 참조) 및 광의 투광율을 조절할 수 있는 방열부(1300)를 포함한다. 본 발명에서는 인공위성(1000)에 구비되는 방열부(1300)가 광의 투과율을 조절할 수 있도록 하여, 방열부(1300)가 태양광에 의해 과열되는 것을 방지할 수 있다. 이에 방열부(1300)가 전자장비부(1200)의 열을 효율적으로 방출시킬 수 있으므로, 전자장비부(1200)가 과열되는 것을 방지할 수 있다.
프레임(1100)은 인공위성(1000)의 외형을 형성한다. 예를 들어, 프레임(1100)은 직육면체 형태로 형성되고, 전자장비부(1200)와 방열부(1300) 등이 설치될 수 있는 내부공간을 가질 수 있다. 프레임(1100)은 제1 구조체(1110), 제2 구조체(1120), 및 결합체(1130)를 포함할 수 있다. 그러나 프레임(1100)의 형태와 구조는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제1 구조체(1110)는 사각 플레이트 형태로 형성되고, 허니컴 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄으로 벌집 구조를 가지는 플레이트를 제작할 수 있다. 이에, 제1 구조체(1110)의 무게를 감소시켜 제1 구조체(1110)를 경량화하면서 제1 구조체(1110)의 강성은 향상시킬 수 있다. 그러나 제1 구조체(1110)의 형상 및 재질은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
제2 구조체(1120)는 사각 플레이트 형태로 형성되고, 허니컴 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄으로 벌집 구조를 가지는 플레이트를 제작할 수 있다. 이에, 제2 구조체(1120)의 무게를 감소시켜 제2 구조체(1120)를 경량화하면서 제2 구조체(1120)의 강성은 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 구조체(1120)는 높이방향으로 제1 구조체(1110)와 이격되어 제1 구조체(1110)와 마주보게 배치될 수 있다. 따라서, 제1 구조체(1110)와 제2 구조체(1120) 사이의 이격공간에 전자장비부(1200)와 방열부(1300)가 설치될 수 있는 탑재공간이 형성될 수 있다. 이때, 안테나 장치가 제1 구조체(1110) 또는 제2 구조체(1120)의 일면에 설치될 수도 있다. 그러나 제2 구조체(1120)의 형상 및 재질은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
결합체(1130)는 높이방향으로 연장되고, 제1 구조체(1110)와 제2 구조체(1120)의 평면 둘레 형상을 따라 사각 틀형태로 형성될 수 있다. 결합체(1130)는 제1 구조체(1110)와 제2 구조체(1120) 사이에 배치되어 일측(또는, 상부)이 제1 구조체(1110)에 결합되고, 타측(또는, 하부)가 제2 구조체(1120)에 결합될 수 있다. 이에, 제1 구조체(1110)와 제2 구조체(1120)가 결합체(1130)에 의해 결합될 수 있다. 또한, 결합체(1130)에는 후술될 방열부(1300)의 방출부재(1312)가 외부로 노출될 수 있도록 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구는 방열부(1300)가 구비되는 개수 이상으로 구비될 수 있다. 예컨대 방열부(1300)가 한 개 구비되는 경우, 개구는 한 개 구비될 수 있고, 방열부(1300)가 세 개 구비되는 경우, 개구는 세 개 구비될 수 있다. 그러나 결합체(1130)의 구조와 형상은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
전자장비부(1200)는 프레임(1100) 내부공간에서 방열부(1300)와 접촉하도록 설치된다. 도 2를 참조하면, 전자장비부(1200)는 인공위성(1000)이 임무를 수행하거나 지상과 통신하기 위해 탑재되는 장비일 수 있다. 예를 들어, 전자장비부(1200)에는 송수신장비나 제어장비 등이 포함될 수 있다. 전자장비부(1200)는 동작하는 과정에서 열을 발생시킬 수 있다. 이에, 전자장비부(1200)에서 발생하는 열을 방출하지 않으면 전자장비부(1200)에 부하가 발생하여 제대로 작동하지 못할 수 있기 때문에, 방열부(1300)를 이용해 전자장비부(1200)의 열을 외부로 방출시킬 수 있다.
방열부(1300)는 프레임(1100) 내부에서 전자장비부(1200)의 열을 전달받아 프레임(1100) 외부로 열을 방출할 수 있다. 즉, 방열부(1300)는 프레임(1100)의 내부에서 외부로 연장되도록 설치되어, 프레임(1100) 내부에 구비되는 전자장비부(1200)의 열을 프레임(1100)의 외부로 방출시킬 수 있다. 또한, 방열부(1300)는 광, 예컨대 태양광에 의해 가열되는 것을 방지하기 위하여 태양광의 투과율을 조절할 수 있다. 이러한 방열부(1300)는 전자장비부(1200)가 구비되는 개수에 맞추어 구비될 수 있으며, 다양한 방식으로 태양광의 투과율을 조절할 수 있다. 여기에서 태양광의 투과율을 조절하는 것은, 인공위성(1000) 또는 방열부(1300)로 입사되는 태양광의 적어도 일부를 차단 또는 반사시키거나 인공위성(1000) 또는 방열부(1300)로 태양광을 그대로 입사시키는 것을 의미한다.
먼저, 본 발명의 제1실시 예에 따른 인공위성(1000)은 입력되는 전기 신호에 따라 광의 투과율을 조절할 수 있는 방열부(1300)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 방열부(1300)는, 전자장비부(1200)와 연결되는 방열체(1310)와, 입력되는 전기 신호에 의해 광투과율이 조절될 수 있고, 방열체(1310)의 일부를 감싸도록 설치되는 조절체(1320) 및 전기 신호를 발생시킬 수 있고 조절체(1320)에 연결되는 전기 신호 발생기(1330)를 포함할 수 있다.
방열체(1310)는 일측이 프레임(1100) 내부공간에서 전자장비부(1200)와 접촉하고 타측이 프레임(1100)의 외부로 노출되도록 프레임(1100)에 설치된다. 방열체(1310)는 전자장비부(1200)에 접촉하도록 프레임(1100)의 내부에 설치되는 접촉부재(1311)와, 프레임(1100)의 외부로 노출되도록 접촉부재(1311)에 연결되는 방출부재(1312)를 포함할 수 있다.
접촉부재(1311)는 프레임(1100) 내부공간에 위치한다. 접촉부재(1311)는 플레이트 형태로 형성될 수 있고, 접촉부재(1311)의 상부면에 전자장비부(1200)가 안착될 수 있다. 예를 들어, 접촉부재(1311)는 사각 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 이에, 접촉부재(1311)의 상부면 전체가 전자장비부(1200)와 접촉할 수 있기 때문에, 접촉부재(1311)가 전자장비부(1200)에서 발생하는 열을 용이하게 흡수할 수 있다. 또한, 접촉부재(1311)는 방출부재(1312)보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 따라서, 접촉부재(1311)의 두께를 감소시켜 경량화할 수 있다. 접촉부재(1311)의 재질은 알루미늄을 포함할 수 있기 때문에, 접촉부재(1311)가 강성을 가지면서 용이하게 열을 전달할 수 있다. 그러나 접촉부재(1311)의 형상 및 재질은 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다.
방출부재(1312)는 플레이트 형태로 형성될 수 있고, 한 쪽은 접촉부재(1311)와 연결되고, 다른 쪽은 프레임(1100)의 외부로 연장되도록 설치될 수 있다. 이때, 방출부재(1312)는 접촉부재(1311)의 면방향과 동일한 방향으로 연장되도록 설치될 수도 있고, 접촉부재(1311)의 면방향과 교차하는 방향으로 연장되도록 설치될 수도 있다. 방출부재(1312)는 접촉부재(1311)와 동일한 물질, 예컨대 알루미늄을 포함할 수도 있고, 접촉부재(1311)보다 열전도도가 더 높은 물질, 예컨대 구리를 포함할 수도 있다. 또는, 접촉부재(1311)와 방출부재(1312) 사이에 접촉부재(1311)의 열을 방출부재(1312)로 전달하기 위한 열전달부재(미도시)가 설치될 수도 있다. 이 경우, 접촉부재(1311)와 방출부재(1312)는 동일한 물질을 포함하고, 열전달부재는 접촉부재(1311)와 방출부재(1312)보다 열전도도가 더 높은 물질을 포함할 수도 있다. 방출부재(1312)는 접촉부재(1311)보다 큰 면적을 갖도록 마련될 수 있다. 이는 방출부재(1312)가 접촉부재(1311)의 열을 전달받아 신속하게 방출시키기 위함이다. 이와 같은 방열체(1310)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.
조절체(1320)는 방열체(1310)의 일부를 감싸도록 설치될 수 있다. 즉, 조절체(1320)는 프레임(1100)의 외부로 노출되는 방출부재(1312)의 일부를 감싸도록 설치될 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 조절체(1320)는 전기 신호 발생기(1330)에 연결되는 제1전극층(1321)과, 제1전극층의 일면에 설치되는 전자층(1322)과, 전자층(1322)의 일면에 설치되는 전해질층(1323)과, 전해질층(1323)의 일면에 설치되는 전기 변색층(1324) 및 전기 변색층(1324)의 일면에 설치되고 전기 신호 발생기(1330)에 연결되는 제2전극층(1325)을 포함할 수 있다. 또한, 조절체(1320)는 제1전극층(1321)의 타면과, 제2전극층(1325)의 일면 중 적어도 하나에 설치되는 보호층(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 보호층은 제1전극층(1321)과 제2전극층(1325) 중 외부, 예컨대 우주 공간으로 노출되는 쪽에 설치될 수도 있고, 우주 공간으로 노출되는 쪽과 방열체(1310)와 마주보는 쪽에 설치될 수도 있다. 이때, 보호층은 광을 투과시킬 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 또한, 조절체(1320)는 접착층(미도시)에 의해 방열체(1310)에 부착될 수 있다. 이때, 조절체(1320)는 방열체(1310) 중 프레임(1100)의 외부로 노출되는 방출부재(1312)에 설치될 수 있으며, 방출부재(1312)의 일부 또는 전체에 설치될 수 있다. 예컨대 조절체(1320)는 태양과 마주보는 방출부재(1312)의 일면에 설치될 수 있다.
먼저, 제1전극층(1321)과 제2전극층(1325)은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 이러한 제1전극층(1321)과 제2전극층(1325)은 투명도전물질로 형성될 수 있다. 제1전극층(1321)과 제2전극층(1325)은 인듐(indium), 주석(tin), 아연(zinc), 및/또는 옥사이드(oxide) 중 적어도 하나가 도핑된(doped) 금속(metal)을 포함할 수 있다. 예컨대 제1전극층(1321) 및 제2전극층(1325)은 ITO(indium tin oxide), ZnO(zinc oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)로 마련될 수 있다. 이러한 제1전극층(1321)과 제2전극층(1325)은 전기 신호 발생기(1330)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1전극층(1321)의 일면, 예컨대 상부에는 전자층(1322)이 설치될 수 있다. 이때, 전자층(1322)은 전기 신호가 입력되면 전자를 방출시킬 수 있고, 전자 신호의 입력이 해제되면 전자를 유입시킬 수 있는 금속산화물을 포함할 수 있다. 예컨대 전자층(1322)은 NiO를 포함할 수 있다.
전자층(1322)의 일면, 예컨대 상부에는 전해질층(1323)이 설치될 수 있다. 전해질층(1323)은 전자의 이동 통로로 사용될 수 있다. 전해질층(1323)은 절연물질을 포함할 수 있으며, 고체 상태일 수 있다. 이는 전해질층(1323)을 액체 상태로 사용하는 경우, 영하 200℃ 이하의 극저온인 우주에서는 제기능을 할 수 없기 때문이다. 이러한 전해질층(1323)은 SiO2, Al2O3, Nb2O3, Ta2O5, LiTaO3, LiNbO3, La2TiO7, La2TiO7, SrZrO3, ZrO2, Y2O3, Nb2O5 및 HfO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 제1전극층(1321)과 제2전극층(1325)에 전기 신호 발생기(1330)로부터 전기 신호가 입력되면, 전기 변색층(1324)은 전자층(1322)에서 방출되는 전자와 산화 반응 및 환원 반응을 일으켜 변색됨으로써 광의 투과율을 조절할 수 있다. 예컨대 전기 변색층(1324)은 전자와 환원 반응을 하여 변색되어 광 중 적어도 일부가 방열체(1310)로 입사되는 것을 차단 또는 반사시킬 수 있고, 전자와 산화 반응을 하여 투명한 상태로 되면서 광을 방열체(1310)에 그대로 입사시킬 수 있다. 이러한 전기 변색층(1324)은 전자와 산화 반응 및 환원 반응을 일으킬 수 있는 금속 원자를 포함하는 WO3 등과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대 전기 변색층(1324)이 WO3 를 포함하는 경우, 전기 변색층(1324)은 전기 신호가 입력되면 청색으로 변색되고 전기 신호의 입력이 차단되면 투명하게 변할 수 있다.
한편, 조절체(1320)가 방출부재(1312)의 한 쪽면 또는 전면에 설치되는 경우, 조절체(1320)가 설치된 면으로 방출부재(1312)의 열이 원활하게 방출되지 않을 수 있다. 이에 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 조절체(1320)에 통공(1326)을 형성함으로써 광(L)의 투과율을 조절함은 물론, 방출부재(1312)의 열(H)이 원활하게 방출되도록 할 수 있다. 이 경우, 통공(1326)은 조절체(1320)가 서로 분리되지 않도록, 즉 서로 연결되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 조절체(1320)는 전기 신호 발생기(1330)로부터 전기 신호를 입력받기 때문에 조절체(1320)가 서로 분리되는 경우 전기 신호 발생기(1330)와의 연결 구조가 복잡해질 수 있고, 조절체(1320) 중 전기 신호 발생기(1330)와 연결되지 않는 영역이 있으면 해당 영역은 광의 투과율을 조절할 수 없기 때문이다.
이와 같은 조절체(1320)는 전기 신호 발생기(1330)로부터 전기 신호를 입력받아 광의 투과율을 조절함으로써 방열체(1310)가 광, 예컨대 태양광에 의해 가열되어 과열되는 것을 방지할 수 있다.
전기 신호 발생기(1330)는 프레임(1100)의 내부에 설치될 수 있다. 전기 신호 발생기(1330)는 조절체(1320)의 제1전극층(1321) 및 제2전극층(1325)에 전기적으로 연결되어, 제1전극층(1321)과 제2전극층 사이에 미리 설정한 전기 신호를 입력, 예컨대 전압을 인가할 수 있다.
이러한 전기 신호 발생기(1330)는 미리 정해진 패턴에 따라 작동할 수 있다. 예컨대 전기 신호 발생기(1330)는 미리 정해진 시간 또는 인공위성의 공전 주기에 따라 작동할 수 있다. 이는 광의 투과율에 따라 방열체(1310)의 방열 효율이 저감되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 인공위성이 태양과 지구 사이에 위치하는 경우 조절체(1320)가 광의 투과율을 저감시키고, 인공위성이 태양과 지구 사이를 벗어나면 조절체(1320)가 광의 투과율을 증가시킬 수 있다. 이때, 인공위성이 태양과 지구 사이를 벗어난 경우에도 조절체(1320)가 광의 투과율을 저감시킨 상태를 유지하면, 가열된 방열체(1310)에서 방사되는 열(H)이 외부, 즉 우주로 방출되기 어려워 방열체(1310)의 열(H)을 효율적으로 방출시킬 수 없기 때문이다. 따라서 인공위성의 위치에 따라 전기 신호 발생기(1330)의 동작을 제어함으로써 방열체(1310)로 입사되는 광(L)의 투과율을 조절하여 방열체(1310)의 열(H)을 효율적으로 방출시킬 수 있다.
이를 위해 인공위성(1000)은 미리 정해진 패턴에 따라 방열부(1300), 즉 전기 신호 발생기(1330)의 동작을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한, 인공위성(1000)은 방열부(1300)로 입사되는 광의 세기 및 방열부(1300)의 온도 중 적어도 하나를 측정하기 위한 측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
측정부는 방열부(1300)나 프레임(1100)에 설치될 수 있고, 방열부(1300)로 입사되는 광의 세기를 측정할 수 있는 광센서와, 방열부(1300)의 온도를 측정할 수 있는 온도측정기로 마련될 수 있다.
이 경우, 제어부는 측정된 광의 세기가 미리 정한 기준 세기보다 강하면 전기 신호 발생기(1330)의 동작을 제어하여 조절체(1320)에 전기 신호를 입력할 수 있다. 이 경우, 조절체(1320)의 전기 변색층(1324)은 전자층(1322)에서 방출된 전자와 환원 반응을 일으켜 변색될 수 있다. 이에 조절체(1320)는 광의 투과율을 저감 또는 방열체(1310)로 광이 입사되는 것을 차단시켜 방열체(1310)가 광에 의해 가열되는 것을 방지할 수 있다.
또는, 제어부는 측정된 방열체(1310)의 온도가 미리 정한 기준 온도보다 높으면 전기 신호 발생기(1330)의 동작을 제어하여 조절체(1320)에 전기 신호를 입력할 수 있다. 이 경우, 조절체(1320)의 전기 변색층(1324)은 전자층(1322)에서 방출된 전자와 환원 반응을 일으켜 변색될 수 있다. 이에 조절체(1320)는 방열체(1310)로 입사되는 광의 적어도 일부를 차단시켜 방열체(1310)가 광에 의해 가열되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시 예에 따른 인공위성에 대해서 설명한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 인공위성(1000)은, 광의 세기에 따라 광의 투과율을 조절할 수 있는 방열부(1300)를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 방열부(1300)는, 전자장비부(1200)에 접촉하도록 설치되는 방열체(1310) 및 입사되는 광(L)의 세기에 따라 광의 투과율이 조절될 수 있는 광 변색 물질을 포함하고 방열체(1310)의 일부를 감싸도록 설치되는 조절체(1320a)를 포함할 수 있다.
방열체(1310)는 일측이 프레임(1100) 내부공간에서 전자장비부(1200)에서 발생되는 열(H)을 흡수하기 위하여 전자장비부(1200)와 접촉하고, 흡수된 열(H)을 우주로 방출시키기 위하여 타측이 프레임(1100)의 외부로 노출되도록 프레임(1100)에 설치된다. 방열체(1310)는 전자장비부(1200)에 접촉하도록 프레임(1100)의 내부에 설치되는 접촉부재(1311)와, 프레임(1100)의 외부로 노출되도록 접촉부재(1311)에 연결되는 방출부재(1312)를 포함할 수 있다. 이러한 방열체(1310)는 전술한 바와 동일하다.
조절체(1320a)는 방열체(1310), 예컨대 방출부재(1312)에 형성될 수 있다. 조절체(1320a)는 태양과 마주보는 방출부재(1312)의 일면에 형성될 수도 있고, 방출부재(1312)이 전체 표면에 형성될 수도 있다. 조절체(1320a)는 예컨대 코팅 방식으로 방출부재(1312)의 표면에 형성될 수 있다.
조절체(1320a)는 광에 의해 변색될 수 있는 광 변색 물질을 포함할 수 있다. 이때, 광은 특정 범위의 주파수를 가지는 자외선, 적외선, 가시광선 등의 광선을 포함할 수 있고, 광의 세기는 이러한 광선의 세기를 의미할 수 있다. 예컨대 광 변색 물질은 자외선의 세기에 따라 변색 정도가 달라질 수 있고, 조절체(1320a)는 변색 정도에 따라 광의 투과율을 조절할 수 있다.
광 변색 물질은 스피로피란(spiropyrans), 스피로옥사진(spirooxazines) 등과 같은 유기 광변색 물질이나, AgCl 등과 같은 무기 광변색 물질을 포함할 수 있다. 이러한 광 변색 물질은 광에 의해 색상이 변경되는 특성을 가지며, 광 변색 물질을 포함하는 조절체(1320a)는 광 변색 물질의 색상에 따라 광 투과율이 조절될 수 있다. 예컨대 광 변색 물질은 광의 세기가 미리 정한 기준 세기보다 강하면 색상이 변경되어 조절체(1320a)가 광의 투과율을 저감시킬 수 있다. 또한, 광 변색 물질은 광의 세기가 미리 정한 기준 세기보다 약하면 색상이 그대로 유지되어 조절체(1320a)가 광의 투과율을 증가시킬 수 있다. 이때, 광 변색 물질의 색상이 그대로 유지된다는 것은 광 변색 물질이 투명 상태인 것을 의미한다. 이에 광의 투과율을 높이고 낮춘다는 것은 방열체(1310)로 입사되는 광을 차단 또는 반사시키고, 광을 방열체(1310)로 그대로 입사시키는 것을 의미한다.
한편, 조절체(1320a)가 방출부재(1312)의 한 쪽면 또는 전면에 설치되는 경우, 조절체(1320a)가 설치된 면으로 방출부재(1312)의 열이 원활하게 방출되지 않을 수 있다. 이에 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 조절체(1320a)에 통공(1326a)을 형성함으로써 광(L)의 투과율을 조절함은 물론, 방출부재(1312)의 열(H)이 원활하게 방출되도록 할 수 있다. 이 경우, 통공(1326a)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 조절체(1320a)를 라인 형상으로 형성하는 경우, 통공(1326a)은 슬릿 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 조절체(1320a)를 격자 형상으로 형성하는 경우, 통공(1326a)은 사각 형상의 섬 형태로 형성될 수 있다. 그러나 통공(1326a)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 이때, 조절체(1320a)는 광의 세기에 따라 색상이 변경되기 때문에, 도 6의 (a)와 같이 조절체(1320a)가 서로 분리되도록 형성되어도 무방하다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 인공위성 운용방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 인공위성 운용방법은, 인공위성을 발사하고, 비행시키는 과정 및 인공위성이 비행하는 위치에 따라 인공위성으로 입사되는 광의 투과율을 조절하는 과정을 포함할 수 있다. 여기에서는 전술한 제1실시 예에 따른 인공위성을 운용하는 방법을 예시한다.
먼저, 인공위성(1000)을 마련하고, 탑재장치(미도시)에 인공위성(1000)을 탑재할 수 있다. 인공위성(1000)은 초소형 위성을 포함할 수 있고, 직육면체 또는 직사각 판형으로 형성되는 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar; SAR) 인공위성이나 큐브형 인공위성을 포함할 수 있다. 그러나 인공위성의 형상이나 종류는 이에 한정되지 않고 다양할 수 있다. 인공위성(1000)이 초소형 위성인 경우, 인공위성(1000)은 복수개가 탑재장치에 탑재될 수 있다.
탑재장치에 인공위성(1000)이 탑재되면, 탑재장치를 발사체에 설치할 수 있다. 그리고 탑재장치가 설치된 발사체를 인공위성 발사장치(미도시)로 이동시킨 후, 발사체에 설치된 추진체의 추진력에 의해 지상에서 우주로 인공위성 탑재장치와 발사체를 발사시킬 수 있다.
지상에서 발사된 탑재장치와 발사체는 이륙하여 우주를 향해 비행하고, 소정 높이에 도달하면 탑재장치에서 발사체가 분리될 수 있다. 그리고 탑재장치에서 발사체가 분리되면, 탑재장치에 설치되어 있는 추진체를 점화하여 탑재장치를 소정 궤도까지 비행시킬 수 있다. 탑재장치가 소정 궤도에 도달하면 탑재장치를 개방시켜 내부에 탑재되어 있는 인공위성(1000)을 우주로 사출되어 지구 둘레를 비행할 수 있다.
인공위성(1000)은 지구 둘레를 비행하면서, 인공위성(1000)에 탑재된 전자장비부(1200)를 이용하여 임무를 수행할 수 있다. 이때, 전자장비부(1200)는 임무를 수행하면서 다량의 열을 발생시키고, 발생된 열은 전자장비부(1200)에 연결된 방열부(1300)에 의해 우주로 방출될 수 있다.
이와 같이 전자장비부(1200)에서 발생되는 열을 우주로 방출시키는 과정에서 방열부(1300)로 태양광이 입사되어 방열부(1300)가 가열됨으로써 방열 효율이 저하될 수 있다.
이에 방열부(1300)에 설치된 조절체(1320)를 이용하여 입사되는 광의 투과율을 조절함으로써 방열부(1300), 예컨대 방열체(1310)가 가열되는 것을 방지할 수 있다.
광의 투과율을 조절하는 과정은, 인공위성(1000)이 태양과 지구 사이를 비행할 때 방열체(1310)로 입사되는 광의 투과율을 낮추고, 인공위성이 태양과 지구 사이를 벗어나서 비행할 때 광의 투과율을 높일 수 있다.
또는, 인공위성(1000)에 설치된 측정부를 이용하여 인공위성(1000)으로 입사되는 광의 세기를 측정하거나 방열체(1310)의 온도를 측정하고, 측정된 측정된 결과를 이용하여 방열체(1310)로 입사되는 광의 투과율을 조절할 수 있다. 이때, 전기 신호 발생기(1330)를 이용하여 방열체(1310)에 설치된 조절체(1320)에 전기 신호를 입력하여 조절체(1320)의 색상을 변경시키거나 방열체(1310)로 입사되는 광을 이용하여 방열체에 설치된 조절체(1320)의 색상을 변경시킴으로써 방열체(1310)로 입사되는 광의 투과율을 조절할 수 있다.
이처럼, 인공위성(1000)이 지구 둘레를 비행할 때 방열부(1300)로 입사되는 광의 투과율을 조절함으로써 태양광에 의해 방열부(1300)가 가열되는 것을 억제 혹은 방지함으로써 방열부(1300)의 방열 효율을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 전자장비부(1200)를 안정적으로 작동시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하며, 실시 예들 간에 다양한 조합도 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 아래에 기재될 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1000: 초소형 위성 1100: 프레임
1200: 전자장비 1300: 방열부
1310: 방열체 1311: 접촉부재
1312: 방출부재 1320: 조절체
1330: 전기 신호 발생기
1200: 전자장비 1300: 방열부
1310: 방열체 1311: 접촉부재
1312: 방출부재 1320: 조절체
1330: 전기 신호 발생기
Claims (17)
- 내부공간을 가지는 프레임;
상기 프레임의 내부공간에 설치되는 전자장비부; 및
상기 전자장비부에 접촉하고, 광의 투과율이 조절될 수 있는 방열부;를 포함하고,
상기 방열부는,
상기 전자장비부에 접촉하도록 설치되는 방열체; 및
상기 방열체의 일부를 감싸도록 설치되는 조절체를 포함하며,
상기 조절체는, 상기 방열체를 노출시키는 통공을 포함하는 인공위성. - 청구항 1에 있어서,
상기 방열부는, 입력되는 전기 신호에 의해 광의 투과율이 조절되는 인공위성. - 청구항 2에 있어서,
상기 조절체는,
입력되는 전기 신호에 따라 광의 투과율이 조절되고,
상기 방열부는,
전기 신호를 발생시킬 수 있고, 상기 조절체에 연결되는 전기 신호 발생기;를 포함하는 인공위성. - 청구항 3에 있어서,
상기 조절체는,
상기 전기 신호 발생기에 연결되는 제1전극층;
상기 전기 신호에 따라 전자를 방출 또는 유입시킬 수 있고, 상기 제1전극층의 일면에 설치되는 전자층;
상기 전자를 이동시킬 수 있고, 상기 전자층의 일면에 설치되는 전해질층;
상기 전자와 산화 반응 및 환원 반응할 수 있는 금속 원자를 포함하고, 상기 전해질층의 일면에 설치되는 전기 변색층; 및
상기 전기 변색층의 일면에 설치되고, 상기 전기 신호 발생기에 연결되는 제2전극층;을 포함하고,
상기 전기 변색층은, 상기 제1전극층과 상기 제2전극층에 전기 신호가 입력되면, 상기 전해질층을 통과한 상기 전자층의 전자와 환원 반응하여 광의 투과율을 저감시키는 인공위성. - 청구항 4에 있어서,
상기 조절체는, 상기 제1전극층의 타면 및 상기 제2전극층의 일면 중 적어도 하나에 설치되고, 광을 투과시킬 수 있는 보호층을 더 포함하는 인공위성. - 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방열부로 입사되는 광의 세기 및 상기 방열부의 온도 중 적어도 하나를 측정하기 위한 측정부; 및
측정된 결과에 따라 상기 전기 신호 발생기의 동작을 제어하기 위한 제어부;를 더 포함하는 인공위성. - 청구항 6에 있어서,
상기 제어부는, 측정된 결과가 미리 정한 기준 세기 또는 기준 온도보다 높으면, 상기 전기 신호 발생기를 동작시키는 인공위성. - 청구항 1에 있어서,
상기 방열부는, 상기 방열부로 입사되는 광의 세기에 따라 광의 투과율이 조절되는 인공위성. - 청구항 8에 있어서,
상기 방열부는,
입사되는 광의 세기에 따라 광의 투과율이 조절될 수 있는 광 변색 물질을 포함하는 인공위성. - 청구항 9에 있어서,
상기 광 변색 물질은, 광의 세기가 미리 정한 기준 세기보다 강하면 광의 투과율을 저감시키고, 광의 세기가 상기 기준 세기보다 약하면 광의 투과율을 증가시키는 인공위성. - 청구항 3 또는 9에 있어서,
상기 방열체는,
상기 전자장비부에 접촉하도록 상기 프레임의 내부에 설치되는 접촉부재; 및
상기 프레임의 외부로 연장되고, 상기 접촉부재에 연결되는 방출부재;를 포함하고,
상기 조절체는 상기 방출부재에 설치되는 인공위성. - 삭제
- 인공위성을 발사하고, 비행시키는 과정; 및
상기 인공위성의 전자장비부에 연결된 방열체를 이용하여, 상기 전자장비부에서 발생되는 열을 우주로 방출시키는 과정; 및
상기 인공위성이 비행하는 위치에 따라 상기 방열체로 입사되는 광의 투과율을 조절하는 과정;을 포함하고,
상기 열을 우주로 방출시키는 과정은,
상기 방열체의 일부를 감싸도록 설치되는 조절체에 형성된 통공을 통해 상기 전자장비부에서 발생되는 열을 우주로 방출시키는 과정을 더 포함하는 인공위성 운용방법. - 삭제
- 청구항 13에 있어서,
상기 광의 투과율을 조절하는 과정은, 상기 인공위성이 태양과 지구 사이를 비행할 때 상기 방열체로 입사되는 광 중 적어도 일부를 차단시키는 인공위성 운용방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 비행시키는 과정은, 상기 인공위성으로 입사되는 광의 세기를 측정하는 과정; 및 상기 방열체의 온도를 측정하는 과정; 중 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 광의 투과율을 조절하는 과정은, 측정된 결과를 이용하여 상기 방열체로 입사되는 광의 투과율을 조절하는 인공위성 운용방법. - 청구항 13, 15 및 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광의 투과율을 조절하는 과정은, 상기 방열체에 설치된 조절체에 전기 신호를 입력하여 상기 조절체의 색상을 변경시키거나 상기 방열체로 입사되는 광을 이용하여 상기 방열체에 설치된 조절체의 색상을 변경시키는 인공위성 운용방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240004798A KR102719590B1 (ko) | 2024-01-11 | 2024-01-11 | 인공위성 및 그 운용방법 |
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|---|---|
| KR102719590B1 true KR102719590B1 (ko) | 2024-10-17 |
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| KR (1) | KR102719590B1 (ko) |
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2024
- 2024-01-11 KR KR1020240004798A patent/KR102719590B1/ko active IP Right Grant
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